歷經(jīng)百年研究，具有多重響應(yīng)能力的有機(jī)液晶已成為現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域不可或缺的核心材料。然而，制備過程復(fù)雜、成本高、具有潛在接觸毒性等特點(diǎn)逐漸帶來了一系列技術(shù)與環(huán)境問題。因此，尋找綠色安全、廉價(jià)易得的新型高性能液晶材料，開發(fā)有機(jī)液晶電光器件的互補(bǔ)性技術(shù)，具有很強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值和社會(huì)意義。

近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院材料研究院劉碧錄副教授團(tuán)隊(duì)提出開發(fā)二維功能礦物作為以上愿景的一種新穎解決方案。二維材料徑厚比極大的幾何特性可能與其他本征性質(zhì)高度耦合而引入光、電、磁等多種性質(zhì)上的各向異性，使二維材料具有超越傳統(tǒng)有機(jī)液晶靈敏度的場(chǎng)致響應(yīng)行為。與此同時(shí)，多種無機(jī)礦物材料具有層狀結(jié)構(gòu)，易于二維化生產(chǎn)，展現(xiàn)出儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好的先天優(yōu)勢(shì)�；�于以上思路，研究人員制備了一種基于層狀硅酸鹽礦物——蛭石的新型二維無機(jī)液晶材料。這一成果不僅為一系列光學(xué)應(yīng)用提供了潛在的大規(guī)模、低能耗解決方案，也為傳統(tǒng)礦物資源的功能化、高值化應(yīng)用探索了新的方向。

研究人員采用氯化鈉、氯化鋰等常見的鹽溶液從層狀蛭石原料大量制備了徑厚比達(dá)到103的單層蛭石，其單元層由兩個(gè)四面體片層夾合一個(gè)八面體片層構(gòu)成。以上單層蛭石具有順磁性響應(yīng)特性，面內(nèi)面外的磁化率存在各向異性，其較大的光學(xué)帶隙（3.9eV）也為其在可見光全波段的光學(xué)調(diào)制打下了基礎(chǔ)。以上制備過程能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)無廢，未剝離的蛭石原料和鹽溶液可以循環(huán)復(fù)用。在可能的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中，人們還有望利用海水進(jìn)一步降低成本。

圖1.二維蛭石的制備及表征