课题组专题∣Satoshi Aya课题组专注于液晶物理・特殊用途光学测量技术开发
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课题组专题∣Satoshi Aya课题组专注于液晶物理・特殊用途光学测量技术开发
发布时间:2020-11-09        浏览次数:288

课题组介绍

Satoshi Aya课题组主要针对多类新型液晶材料性质及其表现出的空前的涌现性(或创发性)物理问题进行深度的探究。在此基础上,进一步开发基于新型液晶态的光电粘弹性先进功能材料,其光学和电学性能可媲美甚至超越晶体等传统材料,能够填补流体材料与晶体材料之间的性能差距,为新一代柔性光电材料等应用打下前沿的科学基础。涌现现象一般源于材料多层次结构与动力学之间复杂的交叉相互作用,理解其特殊性并扩展于人工体系中,将给软物质基础科学和应用带来极大的突破。如图1所示,本课题组研究思路立足于交叉学科的多样化实验技术与理论探索,综合性的对从涌现性结构到涌现性性能的整体科学面貌进行彻底的探究,为软物质基础物理学的成长做出贡献。

近几年研究内容展望

1: 研究方向和技术支撑

1.型超高极性液晶材料的基础物理与特殊功能材料研发

2017年,我们的共同研究伙伴Nishikawa发现了一种新型的低粘度流体液晶相 (Nishikawa et al. Adv. Mater. 2017.),呈现出超高的涌现性介电性质,即介电常数超过10000,其值大于几乎所有晶体材料的介电常数。然而,什么样的材料可呈现出类似的物性,是什么样的内部层次结构导致此类涌现性现象的出现,会不会有另外的奇特物性在这类材料中出现,等等都是一堆谜团。为了一步一步理解这些基础科学问题,本课题组与黄明俊课题组展开深入合作,通过化学,实验物理与理论物理的学科交叉,对此类材料的深度理解和分子材料库的建设打下坚实的基础,并力争基于此类材料研发高质量的流体电子器件。

 2:极性液晶的超高介电性质

2.动态拓扑结构波孤子的动力学演变的基础物理

孤子是一种在空间里传播的特殊的移动波包,可在很少或没有质量传输的情况下传送能量,其特异性在于在理想条件下可传播无限距离。自从1834Russell对水波的孤子行为进行首次观察以来,至今在各种自然现象中可看到多种不同类型的孤子,例如台风、海啸或神经元信号传递等。从数学的角度来看,因为孤子处于一个分散效果与Korteweg-de-Vries或非线性Schrödinger方程所述的非线性效果之间互相平衡的状态, 它们会在波的性质的基础上,也呈现出例如非耗散和弹性碰撞特性等粒子性质。这些特性使波可实现没有的能量耗散的长途运输,意味着在超长距离的信息传输等实际应用里有着重要的意义,吸引了众多基础科学和技术开发方面的关注。然而,尽管很多研究通过理论和计算研究对孤子的稳定性等做出了一些解释,至今在分子科学领域里,人造孤子刚被实现,是一个具有革命性和挑战性的研究方向。孤子的人工生成的根本难点在于人们缺乏对如何获得稳定的孤子以及控制它们的原动力的基本物理知识和通用策略。本课题组于2020年报道了一种通过介电响应和电响应对流效果的结合,在液晶材料中“激发”稳定存在的运动孤子群,并电厂控制其的动力学模式(Aya et al. Nat. Commun. 2020.)。然而,孤子的生成是通过多种电厂响应的结合产生,其生成机理极其复杂,需要通过系统性的实验与理论框架的建设展开深入的理解。本课题组希望阐明其动力学的基本物理,从而促进软物质体系中动态孤子激发和控制的进一步实验和理论研究,并实现一系列利用孤子作为结构/能量的载体介质进行结构或能量的无损运输的应用。

3电压驱动的动态拓扑结构波孤子的动力学控制

3.多层各向异性不均一结构的光学性质与成像模拟技术的研发

液晶态材料或这种复杂结构光学具有折射椭圆体的空间不均一分布,导致其光学性能的预测与模拟产生一定的难度。本课题组将建立关于各种光学条件下的光学性能预测与模拟平台,产出多类user-friendly的光学软件。

Satoshi Aya个人经历


Satoshi Aya研究员2010 年本科毕业于东京工业大学,2010-2011 在东京工业大学攻读工学系硕士学位,2011-2014 年在东京工业大学有机高分子物质系攻读软物质物理与光学博士学位。攻读博士期间,从事液晶态物理、光学等研究。博士毕业后,于 2014-2015 作为科研工程师在日立高科技株式会社从事单 DNA 测序仪器的设计和科研工作,2015-2019 在日本理化学研究所(RIKEN)从事博士后工作,2019年入职华南理工大学分子科学与工程学院。期间,积累了扎实的软物质基础物理与光学物理的功底。特别在液晶物理、特殊用途光学仪器搭建、光学模拟和软物质粘弹性模拟等领域积累了扎实的知识和丰富的实践经验。作为第一或通讯作者在Physical Review LettersNature CommunicationsAdvanced MaterialsAdvanced Materials InterfacesJournal of the American Chemical SocietyApplied Physics LettersJournal of Materials Chemistry CLangmuir 等国际知名刊物上发表液晶物理与材料领域发表科研论文近40篇,在日本液晶学会杂志(Ekisho)发表综述2篇,授权日本专利2项,美国专利1项。

 




课题组成员(截止202010月):

博士后:Kougo Junichi

博士研究生周俊琛,赵秀虎,龙华倩,杨吉丹

硕士研究生邓明慧,万喆,唐文滔,徐豪

欢迎物理、材料等相关专业的同学加入。

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