全光学的3Dブルーフェーズフォトニッククリスタルスイッチと感光性ドーパント

ブルーフェーズ（BP）液晶（LC）は、その特異な特性と構造により、最近、多くの研究の焦点となっています。BPは、数百ナノメートルの格子周期を持つ高度に組織化された3D構造を示します。このような構造のため、BPは3Dフォトニッククリスタルと見なされています。この複雑なLC相の独特な特性は、LC分子が周期的な立方体構造に自己組織化されることによって達成され、明るい選択的Bragg反射を生み出します。3Dフォトニッククリスタルに関する新しい応用は、革新的な機能性を向上させることに間違いなく利益をもたらします。しかし、BPを3Dとして使うことは、伝統的にランダムなポリクリスタルとして成長する傾向から制限され、実用的なBPベースのフォトニックデバイスの開発が難しくなっています。最近、mmサイズのBP単結晶を生成する可能性が示されました。しかし、3Dフォトニック構造材料の希少な数を増やすことに加えて、3Dフォトニッククリスタルとしての応用は、他の固体材料やメタマテリアルに対して明らかな利点を示していません。クリスタルのスイッチングが可能な調整可能なBP単結晶を持つことで、3Dフォトニッククリスタルとしてのいくつかの特性を同時に調整できる場合、これらは他の既存材料に対して優れた性能を持つ新しい材料のファミリーを構成し、多くの新しい応用を開くことになります。本研究では、適切なフォトアクティブ分子でドープされたBPに基づく全光学的スイッチ可能な3Dフォトニッククリスタルが示されています。2つのスイッチングモードが達成されました。1つは、BPが2つのBP相、BPIとBPII（異なる立方体結晶系）間で可逆的に遷移しながら、全体のシステムの単結晶性を維持するモードです。2番目のモードは再び可逆的で、BPIと各向同性の状態間で切り替わります。これらのモードは、LC相間の通常の熱的遷移とは関係ありません。スイッチングは、異なる波長の光パルスによってトリガーされます。この全光学的アプローチは、異なる立方体結晶系の2つの3Dフォトニッククリスタル間及びフォトニッククリスタルと各向同性マトリックス間でのシームレスで高速なリモートコントロール光学スイッチを可能にします。適応光学システムやフォトニック集積回路用のスイッチ可能なBPの応用は、3Dフォトニッククリスタルスイッチを使用して大きな進展をもたらすでしょう。このような全光学的フォトニックシステムは、動的な光フィルターやセンサーなど、調整可能で効率的なフォトニックデバイスの開発に対して大きな期待を寄せています。なぜなら、それは前例のない多様性を持つ光駆動の変調およびセンシングアプリケーションを可能にするからです。