中科大在活性物质拓扑结构研究领域取得重要进展

最近，中国科学技术大学物理系彭教授团队等在光控活性物质的拓扑结构转换方面取得了重要进展

前述团队与香港科技大学张锐教授合作，以各向异性液晶材料为研究对象，通过光学构型方法制备了可编程三维拓扑结构这项基础研究有助于理解活性软物质的三维拓扑结构，成果发表在《美国国家科学院院刊》上

由于活性软物质固有的非平衡性质和复杂的三维结构，对其拓扑结构的研究面临着挑战和机遇液晶是一种具有长程有序分子取向的材料其中，长程有序是指整体有序的现象液晶分子可以自组装成一定的结构，广泛应用于显示，传感，光子器件等领域

因此，研究团队首先控制液晶自组装结构制备二维拓扑缺陷，然后将这种二维拓扑图案与液晶分子沿特定方向结合，利用两种构型之间的不相容性，制备出处于平衡状态的三维拓扑结构然后，液晶分子在光的驱动下处于非平衡状态，成为活性软材料体系，从而实现三维拓扑结构之间的相互转换

在整个过程中，形成三维拓扑结构的二维拓扑模式是可以预先设计好的，因此研究团队通过编程实现了不同三维拓扑结构之间的转换研究人员将生物分子置于三维拓扑结构中，生物分子会在拓扑缺陷阵列处完成自组装，不需要任何外力或外场其中，三维拓扑缺陷阵列完全由光学构型决定，它可以被光场复制可再现的三维拓扑缺陷将被光场引导产生不同的取向，位置和几何图案可编程三维拓扑结构可以诱导上述生物分子的自组装随之变化，从而实现光控可编程生物分子的自组装功能

前述团队首次制备了非平衡态软物质的三维拓扑结构，并利用光照以可编程的方式实现了三维拓扑结构之间的转换。

评论者将上述工作评价为活性液晶中相位位错结构动态控制领域的重大进展在研究中，通过控制分子自组装来编程拓扑结构，为未来可编程生物分子自组装和智能活性材料的研究提供了广阔的空间

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