阿尔文-莫丁（Alvin Modin）在克里格艺术与科学学院实验室与液晶装置合影。图片来源：Will Kirk/约翰霍普金斯大学。

由于一项新发现，未来的机器人和照相机可能是由液晶制成的，这项发现极大地拓展了已在计算机显示器和数字手表中常见的化学物质的潜力。这项研究成果是利用光照射操纵液晶分子特性的一种简单而廉价的方法，现已发表在《先进材料》（Advanced Materials）杂志上。

美国约翰-霍普金斯大学物理学博士研究员阿尔文-莫丁（Alvin Modin）说："使用我们的方法，任何实验室只要有一台显微镜和一组镜头，就能把液晶排列成他们想要的任何图案。"工业实验室和制造商可能在一天之内就能采用这种方法。"

液晶分子像液体一样流动，但它们像固体一样有一个共同的取向，这个取向可以随着刺激而改变。它们在液晶屏幕、生物医学成像仪器和其他需要精确控制光线和细微运动的设备中非常有用。但莫丁说，控制它们在三维空间中的排列需要昂贵而复杂的技术。

包括约翰霍普金斯大学物理学教授罗伯特-莱尼（Robert Leheny）和助理研究教授弗朗西斯卡-塞拉（Francesca Serra）在内的研究小组发现，他们可以通过控制沉积在玻璃上的光敏材料的光照射来操纵液晶的三维取向。

他们通过显微镜向液晶照射偏振光和非偏振光。在偏振光中，光波沿特定方向摆动，而不是像在非偏振光中那样随机地向各个方向摆动。研究小组利用这种方法制造出了一个液晶微型透镜，它能够根据照射进来的光的偏振情况进行聚焦。

首先，研究小组发射偏振光，使液晶在表面上对齐。然后，他们用普通光从该平面向上调整液晶的方向。这样，他们就能控制两种普通液晶的方向，并创造出具有几微米大小特征的图案，而这几微米只是人类头发粗细的一小部分。

塞拉是南丹麦大学的副教授，他说，这些发现可能会导致可编程工具的诞生，这些工具可以根据刺激改变形状，就像处理复杂物体和环境的软橡胶机器人或根据光照条件自动对焦的相机镜头所需的工具一样。

塞拉说："如果我想制造一个任意的三维形状，比如手臂或抓手，我就必须将液晶排列整齐，这样当它受到刺激时，这种材料就会自发地重组为这些形状。"到目前为止，我们所缺少的信息就是如何控制液晶排列的三维轴线，但现在我们有办法做到这一点了"。

科学家们正在努力为他们的发现申请专利，并计划用不同类型的液晶分子和由这些分子制成的固化聚合物对其进行进一步测试。

塞拉说："以前无法尝试某些类型的结构，因为我们无法正确控制液晶的三维排列。"但现在我们做到了，因此，利用这种方法，利用液晶的三维变化排列，找到一种巧妙的结构，只是受限于人们的想象力。"