自由形式的光驱动器 - 制作和开动控制在微观尺度

图1示出了用于激光写入光集起来。该系统包括一个780纳米纤维激光器产生在100MHz的重复率130 FSEC脉冲。激光束被反射到望远镜光束轮廓调整到光学显微镜物镜孔径在那里被聚焦到样品。在显微镜中，3D压电阶段安装有一个300×300×300微米3行进范围为样品翻译与在2纳米的分辨率100微米/秒的最大速度。从一个红色灯直线偏振光照射从顶部样品，而图像在由相同的目标的底部收集并通过一个分束器成一CCD照相机反射。相机之前，另一个偏振器用于获得增强的对比度交叉偏振照明。 图2示出了扫描ELEC激光的TRON显微镜（SEM）图像写入IP-L micrograting模式（步骤1）。槽间距在400〜 – 1200纳米，而所述槽（顶部到谷）的高度为约700纳米。具有不同方位的光栅图案可以诱导不同的LC对齐，这取决于LCE元件的所需致动。 图3示出了由IP-L光栅图形（步骤2.7）引起的LC单体取向。第一四种微光栅图案与100×100μm2的大小的每个上制备的玻璃盒（ 图3a示意性地示出）的相对两侧。由于表面锚定，所述渗透的LC单体已与光栅线方向上取向沿，从而表现出在偏光显微镜（POM）图像（ 图3b）45°对比反转。 <p class="jove_content" fo:keep-together.within-p年龄="“1”"> 图4示出了在具有不同取向（步骤2.10）IP-L光栅网络制造的LCE纳米点/线的SEM图像。在光栅网，LCE结构变得更加密闭，用在甲苯开发高得多的阻力。断开LCE的最小宽度已被测量为〜300纳米，这与DLW的分辨率而不光栅格局相一致。对于光子应用另一个有趣的方法可以实现大规模周期性结构的图4的（c，d）表示2D LCE微光栅网络内周期性结构。在比对保存完好这些纳米结构的内部， 如图4的插入POM图像（C，D）。然而，光致变形不能在这些纳米结构得到的。这是因为IP-L光栅内，纳米LCE元件已经高度约束和粘合防止任何可见的变形。 </p> 微操纵系统是基于一个自制的反射镜及在图示意性示出5，一个10X物镜被固定在置于垂直竖立光学平台的透镜管。一个730纳米的IR LED光源通过一个非偏振分束器用于照明。反射图象是由相同的物镜收集并投射在照相机上。连续固态532nm的激光是通过在45°的入射角长传分色镜（50％的透射，并在567毫微米反射）耦合到物镜。功率计测量分色镜对于激光功率的实时检测后的发送波束。直径150微米〜松散聚焦激光光斑产生的〜10 W / mm 2的最大照度。激光强度由放置在激光前面的可变的中性密度滤光器控制。下面的目标，一个3D手动TRanslation阶段被用于样品的翻译。安装在平移台上的加热阶段被用于在一个范围内的样品的温度从-20℃至120℃以0.5℃的精确度的精确控制。安装在两个手动翻译阶段两个玻璃提示已放置在左侧和右侧，靠近样品位置。结构微操纵可以通过仔细的翻译阶段的帮助下移动的尖端来实现。 为了演示的对准和变形的相关性，我们制造具有直径60微米和20微米的高度4 LCE圆柱形结构。这些气瓶都写在四个不同朝向的IP-L光栅区（1微米期）。下光激发下，LCE内的染料吸收光能量，并将其传输到网络中。该LCE结构被加热，然后进行相变（向列各向同性）。这种相变也有帮助通过跨下相同的光刺激的染料的顺式异构化。因此，合同结构沿原液晶排列主任，在垂直方向7扩张。根据由IP-L光栅引起不同的局部路线，这些结构沿不同的方向变形， 如图6（步骤3.1）。 这项技术使化合物的致动器，其包含在一个单一的结构多于一种类型的对准的创建。与对准图案两部分A 400×40×20微米3大小LCE条纹被制作， 如图7示意性示出（a）中 。那些对准部分包含在一个不同的方向上的每个90°的扭曲取向。以平行排列合同表面，而一个与垂直排列在光照扩大。该结构已经PI由显微系统cked起来，并通过一个玻璃尖端举在空中。在光照射（步骤3.3）中观察到双弯曲。调制激光束（使用光学斩波器）可诱发周期性变形。 LCE可以按照激光调制频率（> 1K赫兹）响应。然而，变形幅度随频率的增加而减小14。 图1：光学设置为直接激光写作 780纳米的激光束（130 FSEC脉冲，100MHz的重复频率）被耦合到显微镜和用光学显微镜物镜聚焦到样品。 300×300×300微米3行程范围内的三维压电阶段用于激光照射在样品翻译。 请点击此处查看拉 rger版本这个数字。 图2：IP-L微光栅的SEM照片的）单向平行线结构。 B）圆光栅图案。比例尺：10微米请点击此处查看该图的放大版本。 图3：IP-L微光栅诱导的LC取向 a）在设计用于LC取向的微光栅图案的示意图。 b）由所述micrograting图案引起的液晶取向的聚甲醛图像。比例尺是50微米。红色是由于这防止了光聚合的过滤​​器。ge.jpg“目标=”_空白“>点击此处查看该图的放大版本。 图4：LCE纳米结构嵌入到IP-L光栅网络的SEM图像 a）和b）两微光栅图案是由DLW沿不同方向制成，而LCE纳米点光栅网络内制造。 c）和d）定期LCE纳米结构嵌入在相同类型的IP-L光栅内。插图是结构的POM形象。 请点击此处查看该图的放大版本。 图5：在显微操作设置的原理图 CW固态532 nm激光耦合成自制的显微镜系统。 10倍的目的是用于成像和聚焦的532 nm激光激发。配有玻璃尖操纵两个手动平移台用于样品显微操作。 请点击此处查看该图的放大版本。 图6：LCE微缸四种不同IP-L Micrograting区域的光与执行机构不同方向一）四LCE圆柱形的结构，直径60微米和20微米的高度，写四个不同取向的微光栅地区。二）LCE钢瓶时暴露于532nm的激光辐射（10宽mm -2）沿不同轴（取决于光栅引起的路线变形）。比例尺：100微米。LES / ftp_upload / 53744 / 53744fig6large.jpg“目标=”_空白“>点击此处查看该图的放大版本。 图7：多分子路线LCE微结构的光驱动变形 ），在一个单一的LCE条纹相反的扭转90°对准的两个部分的示意图。 b）和c）一个400微米长的LCE条下532 nm激光照射（3 W毫米相反的方向弯曲光学图像-2）8。 请点击此处查看该图的放大版本。