机器人未来的一个关键可能是隐藏在液晶中

未来的机器人和相机可能由液晶制成，这要归功于一项新发现，该发现大大扩展了计算机显示器和数字手表中已经常见的化学物质的潜力

这一发现是一种在光照下操纵液晶分子性质的简单而廉价的方法，现已发表在《高级材料》杂志上

“使用我们的方法，任何有显微镜和透镜的实验室都可以按照他们想要的任何模式排列液晶排列，”作者、约翰·霍普金斯大学研究物理学的博士研究员阿尔文·莫丁说。“工业实验室和制造商可能会在一天内采用这种方法。”

液晶分子像液体一样流动，但它们有一个共同的方向，就像在固体中一样，这种方向可以随着刺激而改变。它们适用于LCD屏幕、生物医学成像仪器和其他需要精确控制光线和细微运动的设备。但莫丁说，控制它们的三维排列需要昂贵而复杂的技术

包括约翰·霍普金斯大学物理学教授Robert Leheny和助理研究教授Francesca Serra在内的团队发现，他们可以通过控制沉积在玻璃上的光敏材料的曝光量来操纵液晶的三维取向

为了证明液晶分子的倾斜可以被高精度地图案化，科学家们创造了一种由液晶制成的透镜。透镜聚焦和捕获图像的能力取决于这些分子的三维排列。资料来源：Alvin Modin/约翰霍普金斯大学

他们通过显微镜将偏振光和非偏振光照射在液晶上。在偏振光中，光波在特定方向上振荡，而不是像在非偏振光中那样在所有方向上随机振荡。该团队使用该方法制作了一个液晶显微透镜，该透镜能够根据光线的偏振来聚焦光线。

首先，该团队发射偏振光，将液晶对准表面。然后，他们使用规则的光线将液晶从那个平面向上重新定向。这使他们能够控制两种常见液晶的方向，并创建具有几微米大小的图案，这只是人类头发厚度的一小部分

南丹麦大学副教授Serra说，这些发现可能会导致可编程工具的产生，这些工具可以根据刺激而变形，比如柔软的橡胶状机器人处理复杂物体和环境所需的工具，或者根据照明条件自动对焦的相机镜头。“到目前为止，缺少的信息是如何控制液晶排列的三维轴，但现在我们有了一种方法来实现这一点。”

科学家们正在努力为他们的发现获得专利，并计划用不同类型的液晶分子和由这些分子制成的固化聚合物进一步测试它

“某些类型的结构以前无法尝试，因为我们没有正确控制液晶的三维排列，”Serra说。“但现在我们做到了，所以用这种方法，利用液晶的三维变化排列，找到一个巧妙的结构来建造，只是受到了人们想象力的限制。”