p Com as técnicas 2D atuais, um normalmente irradia um filme de cristal líquido que contém moléculas de corante fotorresponsivas adicionadas, com luz polarizada uniforme. Isso controla o alinhamento líquido do cristal líquido por meio da interação do dipolo do corante e do eixo de polarização da luz. A desvantagem desses sistemas é a necessidade de adicionar corantes fortes, que pode descolorir ou degradar as propriedades ópticas e de estabilidade. Assim, um método sem corante é altamente desejado na indústria de engenharia. p Atualmente, apenas duas abordagens para métodos sem corante foram exploradas. O primeiro é um método de alinhamento de duas etapas, em que os materiais de cristal líquido são revestidos sobre uma camada de fotoalinhamento contendo corante muito fina e, em seguida, alinhados ou fixados por polimerização. Embora este método tenha se mostrado muito bem-sucedido na obtenção de cristais líquidos e elastômeros alinhados em 2D responsivos a estímulos usados ​​em fotônica, colheita de energia solar, microfluídica, e dispositivos soft-robóticos, é caro e demorado. A criação de um filme com arranjos microscópicos de padrões de microalinhamento requer controle preciso e dinâmico da direção polarizada da luz incidente em cada pixel, portanto, esse método é inadequado para alinhar padrões em nanoescala em grandes áreas.

p A segunda abordagem para o desenvolvimento de um sistema sem corante usa a topografia de superfície para superar as limitações do fotoalinhamento convencional. Neste método, os cristais líquidos são alinhados sobre um modelo de topografia de superfície por meio de litografia, nanoimpressão, ou técnicas de jato de tinta, entre outras. Embora este método permita micropadrões 2D de alinhamento molecular, ainda requer processamento em várias etapas, tornando-o caro e demorado. Devido à rugosidade da superfície dos modelos topográficos, este método se mostra difícil na produção de filmes finos.

p Um grupo de pesquisa liderado por Atsushi Shishido na Tokyo Tech relatou o desenvolvimento de um novo método de varredura de fotopolimerização por onda que utiliza varredura espacial e temporal de luz guiada focada. Conforme a reação de polimerização prossegue, um fluxo de massa no filme é acionado, e isso resulta no alinhamento dos cristais líquidos com os padrões de luz incidente. O alinhamento desejado é obtido por meio de uma única etapa de fluxo de massa acionado por luz.

p Este novo método gera padrões de alinhamento arbitrários com controle fino sobre áreas maiores em uma ampla variedade de materiais de cristal líquido, sem a necessidade de corantes fortes ou etapas de processamento adicionais, algo que os métodos anteriores não conseguiram alcançar. Este método tem a vantagem adicional de complexidade ilimitada em padrões 2D que, principalmente, ser restrito apenas pelos limites de difração de luz.

p Este novo conceito de fotopolimerização por onda de varredura está atualmente limitado a sistemas de cristal líquido fotopolimerizáveis ​​com uma espessura abaixo de dezenas de micrômetros. Contudo, uma investigação mais aprofundada pode expandir os sistemas de materiais que poderiam ser usados, como nanobastões, nanocarbonos, e proteínas. A fotopolimerização por onda de varredura pode ser prontamente introduzida nas instalações de fotoprodução existentes, permitindo grandes vantagens econômicas. Os cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio vêem este método como um caminho poderoso para a criação simples de materiais orgânicos altamente funcionais com padrões de alinhamento molecular fino em nanoescala em grandes áreas.