基于二维功能矿物的可持续光学材料

历经百年研究，具有多重响应能力的有机液晶已成为现代光学领域不可或缺的核心材料。然而，制备过程复杂、成本高、具有潜在接触毒性等特点逐渐带来了一系列技术与环境问题。因此，寻找绿色安全、廉价易得的新型高性能液晶材料，开发有机液晶电光器件的互补性技术，具有很强的研究价值和社会意义。

近日，清华大学深圳国际研究生院材料研究院刘碧录副教授团队提出开发二维功能矿物作为以上愿景的一种新颖解决方案。二维材料径厚比极大的几何特性可能与其他本征性质高度耦合而引入光、电、磁等多种性质上的各向异性，使二维材料具有超越传统有机液晶灵敏度的场致响应行为。与此同时，多种无机矿物材料具有层状结构，易于二维化生产，展现出储量丰富、环境友好的先天优势。基于以上思路，研究人员制备了一种基于层状硅酸盐矿物——蛭石的新型二维无机液晶材料。这一成果不仅为一系列光学应用提供了潜在的大规模、低能耗解决方案，也为传统矿物资源的功能化、高值化应用探索了新的方向。

研究人员采用氯化钠、氯化锂等常见的盐溶液从层状蛭石原料大量制备了径厚比达到103的单层蛭石，其单元层由两个四面体片层夹合一个八面体片层构成。以上单层蛭石具有顺磁性响应特性，面内面外的磁化率存在各向异性，其较大的光学带隙（3.9eV）也为其在可见光全波段的光学调制打下了基础。以上制备过程能够实现闭环无废，未剥离的蛭石原料和盐溶液可以循环复用。在可能的工业化大规模生产中，人们还有望利用海水进一步降低成本。

图1.二维蛭石的制备及表征