瞻觀前沿

藍相液晶，是一種具有三維周期性結(jié)構(gòu)的特殊液晶。憑借獨特的光學性能、以及亮麗的結(jié)構(gòu)色，其已被廣泛用于新型柔性光電子器件的制備。

近日，中國科學院理化所王京霞研究員和團隊解決了藍相液晶 0℃ 以下的激光發(fā)射難題，讓藍相液晶激光實現(xiàn)了超寬的溫域，最低可以達到-180℃，最高可以達到 240℃。最終，相關(guān)論文以《基于全聚合藍相上層結(jié)構(gòu)的 180~240℃ 的超寬溫度激光器》（Super-Wide Temperature Lasers Spanning from −180 to 240 °C based on Fully-Polymerized Blue Phase Superstructures）為題發(fā)在 Advanced Materials。

此前，通過穩(wěn)定的聚合物支架體系，該團隊已經(jīng)將藍相液晶激光的溫域擴展至 25-230℃。但是，在藍相液晶之中，流動液晶小分子會進行隨機結(jié)晶，因此很難在 0℃ 以下進行激光發(fā)射。這讓藍相液晶激光器低溫環(huán)境下的應用遭到限制。

在此背景下，研究人員發(fā)現(xiàn)藍相液晶的激光溫域比較窄，可能是因為可聚合組分含量較低，導致結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。他們提高可聚合液晶單體含量至30wt%，形成強大的聚合物支架結(jié)構(gòu)，將藍相液晶激光溫域擴寬至25-230℃。

在低溫下，液晶小分子的隨機結(jié)晶是導致藍相液晶難以出射激光的原因。為了擴寬低溫藍相液晶的激光溫域，他們制備了一系列摻雜香豆素6染料和不同聚合度含量的藍相液晶體系。然而，在低溫下表面結(jié)霜導致激光信號采集困難，他們改進了探測裝置，采用真空密閉裝置進行測試。

他們發(fā)現(xiàn)增大聚合度并不能擴寬低溫激光溫域，無法解釋60wt%和100wt%聚合度樣品不能發(fā)射激光的原因。為了獲得更寬的低溫藍相液晶激光溫域，他們制備了大量藍相液晶薄膜，進行激光溫域和激光閾值的測試。

研究人員發(fā)現(xiàn)摻雜DCM染料樣品的激光閾值總是低于摻雜C6樣品，并且激光溫域更寬，因此決定優(yōu)選DCM染料。最終，該團隊成功制備了激光溫域為-180-240℃的藍相液晶激光器，揭示了低溫下藍相液晶激光的發(fā)射行為。

圖源：攝圖網(wǎng)

技術(shù)價值觀察

這一突破不僅為低溫藍相液晶激光器的發(fā)展打開了新的大門，也為新型有機光電器件的設計提供了重要的啟示。新型的藍相液晶激光器有望推動不同溫度條件下的激光技術(shù)發(fā)展，包括極地、深海、航空航天等低溫環(huán)境，以及沙漠、軍事空間活動、冶金等高溫環(huán)境。由于藍相液晶的柔性特點，還可以將其應用于電影幕布、柔性激光顯示面板、可穿戴激光顯示器件等領(lǐng)域。此外，藍相液晶還可以設計成激光防偽標簽，實現(xiàn)信息的傳遞和交流。另外，基于藍相液晶激光的圓偏振性發(fā)射，采取一定的光場設計方案，還有望實現(xiàn)裸眼3D激光顯示。

該研究有望應用于產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)。光電子器件上游主要由光電子材料、光電子芯片組成;中游細分領(lǐng)域較為廣泛，有光通信器件、通信光纖光纜、光傳感器件、光照明器件、光顯示器件以及光電子器件封裝等;下游則是智能手機、安防、車載、照相投影、智能家居、航空航天等。

宏觀市場觀察

產(chǎn)量及規(guī)模有所突破

光電子器件行業(yè)是我國電信行業(yè)及數(shù)通行業(yè)的基礎(chǔ)，光電子器件在光通信、光顯示等應用領(lǐng)域需求不斷擴大的刺激下，產(chǎn)品產(chǎn)量有所突破。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2023年光電子器件產(chǎn)量為14380.5億只(片、套)，同比增漲12.5%。光電子器件產(chǎn)量的提高，為超高清視頻產(chǎn)業(yè)提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)零件設備。

光電子器件行業(yè)發(fā)展持續(xù)加力

光電子器件是光電子技術(shù)的基礎(chǔ)和核心，是電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分之一。從十三五規(guī)劃開始，我國政府頒布一系列政策支持光電子器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;2018年，中國電子元件行業(yè)協(xié)會發(fā)布《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖(2018-2022年)》有力引領(lǐng)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展導向、促進合理布局規(guī)劃，推動我國光電子產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展。隨后，我國政府陸續(xù)出臺相關(guān)政策繼續(xù)扶持光電子器件行業(yè)的發(fā)展，包括對光電子芯片共性關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)資金的支持、提高核心器件國產(chǎn)化率和培育具有國際競爭力大企業(yè)等，推動光電子器件行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

自2016年以來，國務院、工信部、科技部等多部門都陸續(xù)印發(fā)了支持、規(guī)范光電子器件行業(yè)的發(fā)展政策，內(nèi)容涉及光電子器件發(fā)展技術(shù)路線、半導體與集成電路發(fā)展規(guī)劃、光學薄膜領(lǐng)域發(fā)展建議等內(nèi)容。

中國光電子器件投資額呈波動態(tài)勢

根據(jù)IT桔子數(shù)據(jù)庫，2021年我國光電子器件行業(yè)融資達到頂峰，發(fā)生融資事件共18起，融資金額共23.7億元。2021年后我國光電子器件行業(yè)熱度逐漸降低，融資事件數(shù)開始下降，融資金額同時下跌。2022年我國光電子器件行業(yè)發(fā)生融資事件19起;融資金額為19.0億元，較上年下降19.82%。

中國光電子器件技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前光電子器件關(guān)鍵技術(shù)強相關(guān)的城市集群主要集中在粵港澳大灣區(qū)以及長三角地區(qū)，尤其是廣東省成為重點發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于光電子器件技術(shù)研發(fā)，成為潛在的光電子器件技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布，深圳市有極大的可能性成為光電子器件技術(shù)的先導區(qū)域。重點關(guān)注廣東省深圳市、廣州市等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對光電子器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場。

經(jīng)濟學人APP資訊組

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標簽： 光電子 器件 激光 隨筆