本报讯  中国科大彭晨晖教授团队和香港科大张锐教授团队合作，以各向异性的液晶材料为研究对象，利用光学构型的方法制备了可编程控制的三维拓扑结构。研究成果发表于美国《国家科学院院刊》。

液晶是一类分子取向长程有序的材料。液晶分子可以自组装成一定的结构，在显示、感应、光子器件等领域有广泛应用。研究团队首先控制液晶自组装结构制备了二维拓扑缺陷，然后令此二维拓扑图案与沿特定方向的液晶分子结合，利用此两种构型之间的不兼容，制备处于平衡态的三维拓扑结构。随后，利用光照驱动液晶分子使其处于非平衡态，并成为具备活性的软物质系统，从而实现三维拓扑结构之间的相互转换。由于在整个过程中，形成三维拓扑结构的二维拓扑图案是可预设计的，研究团队实现了以编程方式控制不同三维拓扑结构之间的转换。研究人员将生物分子置于此三维拓扑结构中，生物分子就会在拓扑缺陷阵列处完成自组装，此过程无需任何外力或外加场。此三维拓扑缺陷阵列完全由光学构型决定，且可以用光场对其进行复写。可复写的三维拓扑缺陷会被光场引导产生不同的取向，位置以及几何图案。此可编程的三维拓扑结构又可诱导其上的生物分子自组装随其变化，从而实现光控可编程生物分子自组装功能。

中国科大彭晨晖教授和香港科大张锐教授为本文共同通讯作者，中国科大特任研究员蒋景华博士，孟菲斯大学Kamal Ranabhat和香港科大王馨玉博士为本文共同第一作者。（物理系）