研究人員開發了一種利用螺旋液晶模板制造光學活性聚合物的方法，這可能使未來的計算機和電視顯示器能夠基于圓偏振光進行操作。圖片來源：筑波大學

日本筑波大學純粹與應用科學學院的一名科學家開發了一種生產具有螺旋結構的導電聚合物的方法。通過使用液晶作為模板，能夠生產出能將光轉換成圓偏振的光學活性聚合物。這種方法可能有助于降低智能顯示器的成本。相關研究近日發表于《分子晶體與液晶》。

今天，走進電子產品商店，如果你碰巧走進電視機專柜，可能會有一種難以抗拒的體驗。近年來，電視的尺寸大幅擴大，但價格卻有所下降。這主要是由于有機發光器件（OLED））的采用，這是一種碳基聚合物，可在可調諧的光學波長發光。

這些共軛聚合物具有交替的單鍵和雙鍵，都是導電的，并且可通過與其他分子的化學摻雜來控制顏色。它們的氧化狀態也可以通過電壓迅速改變，從而影響它們的顏色。然而，未來的發展可能需要新的材料，可以利用其他種類的光學特性，如圓偏振。

筑波大學副教授后藤廣正引入了一種技術，利用液晶模板，制造出鎖定在螺旋結構中的聚合物。“具有光學活性和發光功能的聚合物可以發出圓偏振光。”后藤廣正說，在這個過程中，液晶分子最初是直線的。單體分子的加入使液晶扭曲成螺旋形。

這就給這個結構留下了“手性”或“手性”的印記，使它的方向可以是順時針或逆時針。施加電壓，引發單體聚合。然后將液晶模板移除，使聚合物凍結成螺旋狀。通過打破鏡像對稱性，聚合物有能力將線偏振光轉換成圓偏振光。聚合物中的呋喃環不僅有助于導電，還有助于穩定螺旋結構。

“環之間的堆積相互作用使聚合物聚合成一個高度有序的手性系統。”后藤廣正說，用圓形二色吸收光譜對合成的聚合物進行測試，發現其在可見光波段具有較強的光學活性。這一工藝的未來應用可能包括更便宜、更節能的電子顯示器。

相關論文信息：

DOI:10.1080/15421406.2022.2073421