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蓝相液晶（BPLCs）因带隙窄、光学性能优异可用于低阈值激光器。目前蓝相液晶激光器的研究主要聚焦在外界刺激下激光波长的可调节性，而对蓝相激光器工作温度的研究尚且不足。由于BPLCs窄的温度窗口，其相应激光器的工作温域大概在3－4℃。聚合物稳定蓝相（PSBP）体系的采用已经极大拓宽了蓝相液晶的温度窗口至500度，但目前所报道的蓝相激光器的最宽工作温域不超过36 ℃。“蓝相激光工作温域”与“蓝相光晶温域”间大的差异可能与所用聚合物稳定蓝相体系不合适的聚合程度（通常大部分体系可聚合LC组分＜10 wt％）有关，从而导致其差的结构稳定性。而变温过程中对BPLCs带隙与荧光信号之间匹配性的理解不充分也限制了新颖宽温域BP激光器的发展。
为解决上述问题，中科院理化所仿生材料与界面科学中心江雷院士、王京霞研究员团队在前期工作的基础上，通过调控所制备聚合物稳定蓝相液晶的可聚合液晶单体含量（30 wt％ C6M），形成了稳定的蓝相聚合物支架，将该聚合物稳定蓝相体系掺杂染料（DD－PSBPLCs）后，获得宽工作温域的蓝相液晶激光器（25－230 ℃）。为了理解宽BP激光温域的产生原因，该团队利用BL10U1线站的超小角散射（USAXS）技术对BP聚合物稳定体系进行直接表征。蓝相立方结构的确定需要不同晶面之间的空间关系信息。这一技术可以近无损地获得BP聚合／非聚合复合体系的本征有序排列信息。在测试中发现，超弱散射信号的蓝相液晶在百纳米尺度上的晶面信息国内只有在BL10U1线站才可获得，这得益于其超宽的覆盖范围（＜1500 nm）。经测试发现，所用BP聚合物体系呈现出清晰的BPI体心立方结构的各晶面衍射信息，这表明其中的聚合物支架与非聚合组分完美匹配，是宽温域BP激光的产生的重要原因。该研究表明，宽的BP激光温域源于所用稳定的聚合支架体系，在整个激光温域范围内提供了稳定的反射信号和荧光信号，且在整个过程中始终保持了反射带隙与荧光信号的匹配性；而体系中的非聚合组分在温度变化过程中产生相变，使得组成的多组分性（25．0－67．5 ℃：蓝相与微量胆甾共存；67．5－72．2 ℃：蓝相体系；72．2－230． 0 ℃：蓝相与微量各向同性共存）又赋予了该BP激光器可重构的性能，实现了激光阈值随温度呈现U型变化、可逆的激光波长及在相变点（约70 ℃）明显的激光增强效应。
含30 wt％可聚合液晶单体DD－PSBPLCs的同步辐射USAXS图
这项研究，扩大了BP激光器的应用范围，填补了BP激光器在高温条件下的研究空白，有力推动了柔性、可调谐、高品质、宽温域的有机薄膜激光器的发展。不仅为宽温域BP激光器的设计提供了新的思路，而且在创新性微观结构变化方面为新型多功能有机光学器件提出了重要见解。
相关研究结果以“Over 200 ℃ Broad Temperature Lasers Reconstructed from Blue Phase Polymer Scaffold”发表在《Advanced Materials》上。
关键词： 蓝相激光器
