来自英国爱丁堡大学物理与天文学学院的D. Marenduzzo及其同伴在Physical Review Letters上发文，针对蓝相液晶与各向同性流体（isotropic fluid）的相分离混合物，从数值上对其行为进行了研究。
研究中，混合物的状态是根据逆流毛细管粘度计的示数χ（inverse capillary number, χ）来控制的。当χ以及各向同性流体组分的浓度很低时，蓝相向错晶格模板（blue phase disclination lattice templates）呈现为流体柱立方阵列（cubic array of fluid cylinders）；当χ以及各向同性流体组分的浓度变大时，各向同性相排列主要呈现为液态乳状液滴（liquid emulsion droplets），它非常缓慢地变粗，将蓝相向错线（blue phase disclination lines）重构为非晶弹性网络（amorphous elastic network）。
此种蓝相-简单液体混合物的状态变化，可以通过外部操控来实现——电场可以触发混合物在不同拓扑结构的立方流体柱相之间进行转变。
索引：J. S. Lintuvuori et al. “Mixtures of Blue Phase Liquid Crystal with Simple Liquids: Elastic Emulsions and Cubic Fluid Cylinders.” Physical Review Letters, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.037802
人工设计的几何相位光学元件对外部场敏感，因此具有可调谐的光子功能特性，液晶器件的情况也是如此。然而，结合了高分辨率拓扑排序（high-resolution topological ordering）和可调谐光谱行为（tunable spectral behavior）的液晶技术，却依然难以捉摸。
来自法国波尔多大学的Etienne Brasselet及其团队在Physical Review Letters上发表研究。通过使用磁电外部刺激，创建了一种稳定高效的自设计液晶几何相位涡旋掩膜（self-engineered liquid crystal geometric phase vortex masks），它具有较宽的可调谐工作波长、厘米尺寸的通光孔径（centimeter-size clear aperture）及高质量的拓扑排序。
索引：Etienne Brasselet et al. “Tunable High-Resolution Macroscopic Self-Engineered Geometric Phase Optical Elements.” Physical Review Letters, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.033901
许多盘状染料（discoid dyes）自组装成柱状液晶相时，由于其H型激子耦合（H-type exciton coupling），会有着实际光子应用中所不期望的堆积排列（packing arrangements）。
来自德国维尔茨堡大学有机化学研究所的Matthias Lehmann和Frank Würthner及其研究团队在Nature Communications上发表文章，报告了一系列结晶、液晶态的二萘嵌苯双酰亚胺(perylene bisimides，PBIs)通过J型激子耦合（J-type exciton coupling），自组装形成单股或多股聚集体的过程。
PBIs在酰亚胺位置上有两个N-H基团，研究中，超分子堆积（supramolecular packing）和光学性质上的差异是通过对四苯氧基树枝状化（tetra-bay phenoxy-dendronized）PBIs的分子设计变化来实现的。自组装则是由氢键、滑移π-π堆积（slipped π–π stacking）、纳米分离（nanosegregation）和外围构建模块的空间排列要求（steric requirements of the peripheral building blocks）来驱动的。
研究中确定了堆积模式（packing motifs）对光谱特性的影响，并演示了发色团（chromophores）中不同的J型、H型耦合情况。
该研究过程中所发现的块状液晶材料中结构与性质的关系和J型耦合，为PBI J聚集体的分子工程开辟了一条新的道路。
索引：Stefanie Herbst et al. “Self-assembly of multi-stranded perylene dye J-aggregates in columnar liquid-crystalline phases.” Nature Communications, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-018-05018-6
来自荷兰埃因霍温科技大学复杂分子系统研究所的Rint P. Sijbesma及其团队在ACS Nano上发文，制备了一种纳米结构的聚合物薄膜，它由可聚合六方柱盘状液晶（polymerizable hexagonal columnar discotic liquid crystals）制得，上有连续的膜跨越孔隙（membrane-spanning pores）。
研究中采用了一种稳健的对准方法，获得了玻璃表面之间柱体的垂直取向，该方法是通过添加少量的三（乙二醇）改性的介晶基元类似物（tri(ethylene glycol) modified analogue of the mesogen）作为掺杂剂来湿润玻璃而实现的。垂直的液晶取向是由耐高温的三烯丙基介晶基元（trisallyl mesogen）和二乙烯酯（divinyl ester）的光引发自由基共聚来固定的。从对准柱（aligned columns）中去除氢键模板（hydrogen-bonded template），便得到了一个纳米多孔网络，其上有直径接近1nm的垂直于表面的孔，且网络不会出现明显的纳米孔崩塌（noticeable collapse of the nanopores）。
最后研究人员通过吸收实验说明了孔取向（pore orientation）带来的影响：比起平面取向的膜，垂直取向的膜在亚甲基蓝初始吸收速率（initial uptake rate of methylene blue）上表现出三倍的增长。
索引：Jody A. M. Lugger et al. “Homeotropic Self-Alignment of Discotic Liquid Crystals for Nanoporous Polymer Films.” ACS Nano, 2018.
DOI：http://doi.org/10.1021/acsnano.8b01822
液晶弹性体（LCEs）是一种柔软的各项异性材料，在受到外力刺激时会表现出较大的形变。
来自美国赖特帕特森空军基地空军研究实验室的Timothy J. White及其团队成员在Nature Communications上发表其研究，采用了一种简便的方法，将液晶弹性体（LCEs）的平面外作业能力（out-of-plane work capacity）进行了一个数量级的增强，接近于20J/kg。这种力输出（force output）的增强是通过开发一种室温可聚合组分（room temperature polymerizable composition）而实现的，它可以用于制备单层的薄膜，也可作为粘合剂组装LCE层。该材料作致动器时展示出了大于它自身重量2500倍的载荷。
索引：Tyler Guin et al. “Layered liquid crystal elastomer actuators.” Nature Communications, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-018-04911-4
来自北京大学化学和分子工程学院北京国家分子科学实验室纳米化学中心的张艳锋，刘忠范及其团队在ACS Nano上发表研究，选择了直接生长在石英玻璃上的石墨烯杂化物（hybrids of graphene）作为平台，构建基于胆甾相液晶（ChLC）的器件。这样特殊的设计使得石墨烯既是一个取向层（alignment layer），又是一个导电层（conductive layer），从而给出一种更简化的器件制造方法。
研究中由偏振光学显微镜的表征发现，石英玻璃上多晶单层石墨烯（polycrystalline monolayer graphene）上的胆甾相液晶可以演化出多畴结构（multidomain structures）。胆甾相液晶螺旋轴（helical axes）的不同方向和多畴结构的形成是由石墨烯的不同畴取向（different domain orientations）诱导的，从而导致了胆甾相液晶器件的宽视角。此外，胆甾相液晶的间距也在其相对取向（relative orientations）中起着重要的作用。
实验中观察到了胆甾相液晶器件的宽视角，尤其在红外光谱区域中。简而言之，这项工作将激发石墨烯玻璃作为液晶器件制造中的理想透明电极的应用。
索引：Huihui Wang et al. “Graphene Glass Inducing Multidomain Orientations in Cholesteric Liquid Crystal Devices toward Wide Viewing Angles.” ACS Nano, 2018.
DOI：http://doi.org/10.1021/acsnano.8b01773
对高能量和高功率密度的厚膜电极（thick electrode films）进行可扩展和可持续（scalable and sustainable）制造，是大规模电化学能存储的关键。二维纳米材料具有很大的表面积/体积比（surface-area-to-volume ratios），并缺乏固态扩散（solid-state diffusion），因此成为了电极材料的首选。
但传统的电极制造方法往往会导致二维纳米材料的重堆积（restacking），这限制了厚膜中的离子运输，致使系统的电化学性能高度依赖于膜的厚度：一些用来促进离子传输的策略，如通过插层法（intercalation）增大层间间距（interlayer spacing），或通过纳米结构设计引入薄膜多孔性（film porosity），都会导致材料的低容量储能（low volumetric energy storage）和复杂长距的离子传输路径，这会在高充放电率（high charge–discharge rates）下降低其性能；二维薄片的垂直排列使得定向离子运输成为可能，可使厚膜拥有厚度无关的电化学性能，但其成功案例的相关报道却非常少，且使用厚度接近或超过100微米的二维纳米材料薄膜时，性能损失依然难以避免。
来自美国宾夕法尼亚大学的Shu Yang和德雷赛尔大学材料科学与工程学系德雷塞尔纳米材料研究所的Yury Gogotsi及其科研团队在Nature上发表研究，展示了一种与膜厚度无关的电化学能量存储，其中采用垂直排列的二维碳化钛(Ti3C2Tx )为材料，该化合物来自MXene家族。材料的垂直排列是通过Ti3C2Tx的盘状层状液晶相（discotic lamellar liquid-crystal phase）的机械剪切（mechanical shearing）来实现的。所得到的电极膜表现出几乎与高达200微米的膜厚度无关的优异性能。
研究说明，该材料对于能量存储方面的应用具有很高的吸引力，且所提出的自组装方法可扩展到其他涉及定向传输的系统中，如催化和过滤等。
索引：Yu Xia et al. “Thickness-independent capacitance of vertically aligned liquid-crystalline MXenes.” Nature, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-018-0109-z
已知弯曲液晶分子可形成具有极性顺序（polar order）和超分子手性（supramolecular chirality）的中间相（mesophases），虽然其液晶基元是非手性的。胶体粒子的自组装与弯曲分子液晶基元（bent-core molecular mesogens）有着几何相似性，它不仅为原子或分子的物理行为提供了新的见解，更推动了有着广泛应用的新材料发展。尽管在胶体合成和组装方面取得了巨大的进展，但用于液晶性能探索和应用开发的弯曲分子液晶基元的胶体模型系统（colloidal model systems）却始终缺乏。
来自美国马里兰大学化学和生物化学系的Zhizhong Nie、中国吉林大学化学学院超分子结构和材料国家重点实验室的Kun Liu及Zhongyuan Lu与其团队在Science Advances上发文。文章系统地研究了实验和模拟中，弯曲液晶基元胶体类似物的相行为，结果表明，有着可控弯曲角度（bending angle (α)）和纵横比（aspect ratio (L/D)）的弯曲棒（bent rods）可以自发地组装为几种典型的香蕉相（banana phases）。这些相的形成和转变强烈依赖于棒的几何参数。
该工作为开发新型复杂种类的具有电光或非线性光学特性的功能材料开辟了道路。
索引：Yang Yang et al. “Phase behaviors of colloidal analogs of bent-core liquid crystals.” Science Advances, 2018.
DOI：http://doi.org/10.1126/sciadv.aas8829
液晶是一种将晶体的长程有序性（long-range order of crystals）和液体的流动性相结合的各向异性流体。这种性质的结合已经被广泛应用，来创造能从光学上反馈其环境相关信息（如电场变化、温度或机械剪切、化学和生物刺激的出现）的可重构材料（reconfigurable materials）。然而，对于那些不仅需要反馈环境信息，还需要通过自我调节的化学相互作用（self-regulated chemical interactions）对其进行转化的响应材料，其需求是远未被满足的。
来自美国威斯康星大学麦迪逊分校化学与生物工程系的Nicholas L. Abbott及其团队在Nature上发表研究，表明一系列的刺激能够触发瞬态或连续的（pulsatile (transient) or continuous）原本储于液晶内的微粒释放（release of microcargo）。所得的液晶材料可以用一种在不同的几何构造中，通过弹性（elastic）、电双层（electrical double-layer）、浮力（buoyant）和剪切力（shear forces）的相互作用进行预编程（preprogrammed）的方式，对特定的靶向物理、化学、生物事件进行响应，并在响应时对材料本身的化学相互作用进行自反馈和自调节。
这些液晶材料可以执行更复杂的功能，远超出了用于执行微粒释放功能的常规材料的能力。
索引：Young-Ki Kim et al. “Self-reporting and self-regulating liquid crystals.”Nature, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-018-0098-y
近来，关于液晶显示器（LCD）和有机发光二极管显示器（OLED）两者谁更有优势的话题受到了广泛讨论。
来自美国中弗罗里达大学光学与光子学学院的Shin-Tson Wu及其团队在Light: Science & Applications上发表综述，对这两种平板显示技术进行了系统的、比较性的研究。首先，综述中回顾了LCDs和OLEDs相关的最新进展，包括材料发展（material development）、器件配置（device configuration）和系统集成（system integration）。之后根据六个关键的显示指标分析和比较了它们的性能，分别是：响应时间（response time）、对比度（contrast ratio）、色域（color gamut）、寿命、功率效率（power efficiency）和面板灵活性（panel flexibility）。在这一部分中，重点放在了两个参数上——动态影像反应时间（motion picture response time ，MPRT）、环境光对比度（ambient contrast ratio ，ACR），两者会在实际应用场景中显著影响图像质量：MPRT决定了一张运动图像的模糊程度，ACR决定了环境光照条件下的感知图像对比度（perceived image contrast）。有趣的是，尽管通常LCD的响应时间和对比度被认为远低于OLED，但LCD可以实现与OLED相当甚至更好的MPRT和ACR。最后，重点介绍了该领域未来的三个发展趋势，包括高动态范围（high dynamic range）、虚拟现实/增强现实（virtual reality/augmented reality）和多功能智能显示器（smart displays with versatile functions）。
索引：Hai-Wei Chen et al. “Liquid crystal display and organic light-emitting diode display: present status and future perspectives.” Light: Science & Applications, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/lsa.2017.168
向列相液晶5CB的受限液滴（confined droplets）实验质疑了长期建立的施加在向列系统弹性自由能（elastic free energy of nematic systems）上的界限。这种弹性来自于向列系统内的分子排列，是通过一系列在实验中很难测量得到的模量来量化的，这些模量在某些情况下只能进行间接测量。
来自美国圣母大学化学与生物分子工程系的Jonathan K. Whitmer及其团队在Physical Review Letters上发表研究，证明了所有向列弹性模量，包括saddle-splay elastic constant k24，可以直接由原子分子模拟（atomistic molecular simulations）计算得到。更重要的是，5CB弹性特性的测量所得的结果清楚地表明saddle-splay elasticity不能够单独描述所观察到的受限形态（confined morphologies）。
索引：Hythem Sidky et al. “In Silico Measurement of Elastic Moduli of Nematic Liquid Crystals.” Physical Review Letters, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.107801
多态性是化学、材料科学、计算机科学和生物学中一个重要的概念。无论是材料存在于两个或多个晶体结构中的能力、连接两个不同实体（entities）的单个界面（single interface），还是有机体的替代表型（alternative phenotypes of an organism），多态性均决定了其功能和性质。在材料科学中，多态性存在于很多种材料中，包括晶体材料、矿物、金属、合金和聚合物。
来自美国肯特州立大学液晶研究所的Antal Jákli和Torsten Hegmann及其团队成员在Nature Communications上发表文章，报告了液晶中的多态性。具有单一手性侧链（single chiral side chain）的弯曲型液晶仅根据各向同性液体（isotropic liquid state）的冷却速率，形成了两种在结构和形态上有着显著不同的液晶相。在缓慢冷却时，会形成热力学上更稳定的斜柱状相（oblique columnar phase）；在快速冷却时，形成了一种此前未被报道过的螺旋微丝相（helical microfilament phase）。由于结构决定了功能和性质，这些相的结构色（structural color）也不尽相同。
索引：Lin Li et al. “An unusual type of polymorphism in a liquid crystal.” Nature Communications, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-018-03160-9
光驱动的分子机器（Molecular machines）最近被证明能够产生分子尺度的定向运动，并在嵌入超分子结构时进行宏观工作。然而，只要相互转换分子马达或开关（interconverting molecular motors or switches）的浓度达到光稳态（photo-stationary state），任何超分子运动都会不可逆地停止。为了规避这种限制，研究者通常会建立振荡照明条件（oscillating illumination conditions）。
来自荷兰屯特大学MESA+纳米技术研究所的Nathalie Katsonis和法国波尔多大学的Etienne Brasselet在Nature Nanotechnology上发文，报告了一种超分子系统，其振荡模式（oscillating patterns）的出现是在分子水平上编码的。该系统所包括的手性液晶结构，在嵌入式光驱动分子马达（embedded light-driven molecular motors）的作用下、在照明条件下会进行连续的旋转。超分子水平的旋转是通过远离局部照明区域（localized illumination area）的马达的扩散来维持的。在临界辐射功率（critical irradiation power）以上，研究人员观察到了对称性自发破缺（spontaneous symmetry breaking），它决定了超分子旋转的方向性。超分子结构的扭曲和手性分子马达的扩散之间的相互作用在非平衡条件（non-equilibrium conditions）下产生了液晶结构连续、规则、单向的旋转。
索引：Tetiana Orlova et al. “Revolving supramolecular chiral structures powered by light in nanomotor-doped liquid crystals.” Nature Nanotechnology, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41565-017-0059-x
液晶主要由有机分子的自组装形成。相反，可用作液晶的无机材料却是十分有限的。
来自日本东京大学工程学院化学与生物技术系的Takashi Kato及其研究团队在Nature Communications上发文，报告了一种环境友好且具有生物相容性的生物矿物——液晶（LC）羟基磷灰石（HAp）的发展，介绍了它的取向行为（alignment behavior）、磁光特性（magneto-optical properties）和原子尺度结构。研究中通过使用酸性大分子控制材料的形态，成功诱导了杆状羟基磷灰石水性胶体分散体（aqueous colloidal dispersions）的LC特性。这些液晶羟基磷灰石纳米棒材料根据对外部磁场和机械力的响应而宏观取向。通过对液晶排序（LC order）的动态控制，光传输的磁调控（magnetic modulation）得以实现。透射电子显微镜的原子尺度观察展现了液晶纳米棒（mesogenic nanorods）的自组织无机/有机混合结构。
综上，羟基磷灰石液晶由于其易制备特点、羟基磷灰石的生物相容性和胶体有序流体（colloidal ordered fluids）的刺激响应性，有作为生物友好型功能材料的潜力。
索引：Masanari Nakayama et al. “Stimuli-responsive hydroxyapatite liquid crystal with macroscopically controllable ordering and magneto-optical functions.” Nature Communications, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-018-02932-7
已知液晶（LCs）可以几乎没有滞后地完成快速序转变（rapid ordering transitions ）。
来自美国威斯康星大学麦迪逊分校药学院的Lian Yu及其研究团队在Physical Review Letters上发表研究，报告了一个与一般情况不同的特例，伊曲康唑（itraconazole）的近晶向列相转变（nematic to smectic transition）在冷却速率超过20K/s的条件下没有正常发生。玻璃中捕获的近晶序（smectic order trapped in a glass）是平衡液（equilibrium liquid）在上下颠倒的分子旋转动能阻滞（kinetic arrest of the end-over-end molecular rotation）前所达成的排序。这主要归因于近晶序需要定向排序，并由此提出了一种制备具有可调液晶序（tunable LC order）、电子应用向有机玻璃的一般条件。
索引：Rattavut Teerakapibal et al. “Organic Glasses with Tunable Liquid-Crystalline Order.” Physical Review Letters, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.055502
刺激响应型液晶弹性体（Stimuli-responsive liquid crystal elastomers）在软体机器人、传感和传输系统中有着很大的应用潜力，其取向排序（orientational order）决定了它们对外界刺激的机械响应。
来自肯特州立大学液晶研究所的Oleg D. Lavrentovich及其同伴在Nature Communications上发表研究，演示了弹性体表面形貌（surface topography）的动态热控制，该弹性体用作一种有着面内分子取向图案（pattern of in-plane molecular orientation）的涂层。内接图案（inscribed pattern）决定了涂层在温度变化时是否会发生抬高（elevations）、凹陷（depressions）或面内变形（in-plane deformations）。平面外动态轮廓（out-of-plane dynamic profile）对面内取向（in-plane orientation）的确定性依赖是由活化力（activation forces）解释的。这些力是由聚合物网络的拉伸-收缩和分子取向的空间变化产生的。
活化力的概念将可能把响应液晶弹性体（responsive liquid crystal elastomers）带入到活性物质（active matter）的领域。研究中所展示的关系可用于设计具有仿生物组织功能的涂层。
索引：Greta Babakhanova et al. “Liquid crystal elastomer coatings with programmed response of surface profile.” Nature Communications, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-018-02895-9
1900年，Otto Lehmann首次发现当热通量（heat flux）被应用于手性液晶中时，会在通量轴附近诱导单向旋转的发生。近年来的研究中，这种热通量诱导现象主要发生在胆甾相液晶液滴（droplets of cholesteric liquid crystals）中。
来自日本理化学研究所应急物质科学中心的Fumito Araoka及其团队在Nature Communications上发表研究，报告了热通量诱导的旋转可以通过分散系（dispersion system）的使用而被稳定，其中胆甾醇液滴分散在粘性和难以混溶的各向同性溶剂（viscous and poorly miscible isotropic solvent）中。有趣的是，这种现象继而被发现具有拓扑依赖性。此外，旋转不仅是稳定的，而且比在已知系统中的更加高效。文章详细描述了该分散体系中热通量诱导的旋转，其动力学是如何改变的。
索引：Jun Yoshioka et al. “Topology-dependent self-structure mediation and efficient energy conversion in heat-flux-driven rotors of cholesteric droplets.” Nature Communications, 2018.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-018-02910-z
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