液晶(LC)广泛应用于显示技术和光纤中。从口袋里的智能手机到大屏幕电视，液晶显示器无处不在，因为这种特殊的状态已在彩色肥皂泡和某些生物组织中发现。

但是LC绝不限于在小工具或电子设备中使用。相当长一段时间以来，科学家一直在研究创建“主动向列相”的可能性，这是一类特殊的主动LC，它由能够将化学或其他形式的能量转化为运动的自驱动单元组成。给予适当的刺激后，科学家发现他们可以从不同的LC产生可预测的响应，从而可以设计智能的多功能材料系统，例如能够自我调节并报告存在和消除的细菌杀灭多相系统。病原体。先前的研究表明，可以利用光模式来指导LC中拓扑缺陷的产生和运动，

他们的发现发表在2021年2月18日的《自然材料》杂志上。这项工作是几个研究小组之间的成功合作，包括芝加哥大学的Juan de Pablo教授，Margaret Gardel教授，Vincenzo Vitelli和Aaron Dinner教授以及斯坦福大学的Zev Bryant教授。

在液体中雕刻轮廓分明的结构原则上可以实现功能工程，否则这些功能只有在固体材料中才能实现。为实现此目标而进行的现有努力通常依赖于多个组成部分或阶段，这些组成部分或阶段远非均衡且难以控制，从而限制了它们的应用。

因此，将局部活性引入这种液体结构中可以为广泛的应用打开机会，例如，模仿细胞的行为。但是，操纵这些嵌入或雕刻的结构仍然很困难。由于潜在的局部分子取向场，LC中的拓扑缺陷表示稳定的不均匀结构，这可能允许将柔性结构嵌入液体介质中。

这项研究的合著者之一的科技大学物理学系助理教授张瑞教授说：“主动式液晶显示器是一个新兴领域，许多现象仍有待阐明和应用。” “我们的研究调查了不同的主动LC系统，包括自然系统，例如细胞菌落，生物聚合物和细菌，以及合成系统，它们模仿了生物中发现的适应性和自主性行为。”

这项发表在《自然评论材料》上的研究表明，不同类型的活性液相色谱系统都表现出惊人的相似性，但更重要的是，这些系统对环境(如界面事件)表现出很高的敏感性，这使得它们具有潜在的可编程性和自主性，可用于各种应用。

张说：“可以利用对诸如温度梯度和流体动力流等界面事件的敏感性来检测离子种类，气体，毒素和细菌。” “通过设计相应的接口，我们可以为这些LC系统赋予瞬态活性，这将使这些自推式LC成为微反应器设计和靶向药物输送等应用的潜在候选者。”

芝加哥大学副校长兼分子工程教授Juan de Pablo教授说：“我们知道这些活性材料既美丽又有趣，但现在我们知道如何操纵它们并将其用于有趣的应用中。”的研究说。“这是非常有前途的。”

张说：“从不需要实时通信，人工干预和外部电源的意义上讲，活性材料是有前途的。” 将来，Zhang组将继续与Chicago组合作，探索通过这些有源液晶进行逻辑运算的可能性，这可能会导致一种适用的自主材料能够根据其计算进行计算并采取必要的行动。“有了这种智能材料，我们就不必阅读药物说明书，胶囊就可以决定在您体内释放多少剂量;或者您的窗户可以决定其颜色以及是否打开在包括停电在内的灾难性事件中，”张说。