研究人员在二维蛭石中发现了铁电性，从而提高了液晶的电场响应性，为创新型大规模显示器铺平了道路。应用广泛的电光液晶（LC）器件是信息社会的基石，它可以连续、动态地调节光强、偏振和相位延迟。一种古老的理论观点提出，具有极大几何各向异性和固有电偶极子的液晶材料极有希望提高液晶的电场响应性。
显示干涉色的二维蛭石 LC 偏振光学图像。
然而，无论是商用有机液相色谱分子还是研发的液相色谱纳米材料都不符合上述两个先决条件，而且迄今为止还没有关于这种液相色谱的报道。就目前而言，这种液相色谱是否存在以及其电场响应度的上限是液相色谱界尚未解决的问题。
针对这些问题，清华大学深圳研究生院刘碧录教授领导的研究团队首次揭示了具有百年历史的粘土矿物蛭石在单层极限下的铁电性。二维蛭石具有极大的几何各向异性，铁电性赋予其内在的电偶极子。
通过将二维蛭石分散在去离子水中，研究团队制备出了含有二维铁电分子的低密度聚乙烯分散体。它的电场响应性（即克尔系数）将克尔系数的记录值提高了一个数量级。
考虑到二维蛭石低电平代表了一类新型的二维铁电材料无机各向同性低电平，这项工作提供的物理启示，如低电平材料的响应度和几何各向异性之间的关系，对其他潜在的类似低电平具有普遍意义。
a) 二维蛭石的 AFM 图像。 b) 二维蛭石的 PFM 振幅图。 c) 二维蛭石的 PFM 相图。
电场响应性的突破实现了超低工作电场，并制造出电极间距仅为英寸级的电光液晶器件，而这在以前是不现实的。研究人员还制作了一个具有英寸级像素的大型节能可显示广告牌原型，用于户外互动场景，可通过智能手机软件或人类手势控制广告牌上的字母和数字。
"在科学上，我们给出了一种新的策略来设计具有灵敏电场响应性的先进无机低电平或类低电平系统。关键是从层状体中制备出二维铁电材料分散体。"刘碧录教授说："从另一个角度看，层状天然矿物中二维铁电性的启发性证据为范德华铁电材料的规模化生产和实际应用带来了新的机遇。"
编译来源：ScitechDaily