極性拓撲結構因具有拓撲保護性和豐富的光、電功能特性，近年來在諸多領域吸引了廣泛的關注。然而，受晶體對稱性的約束，在無機材料中構建極化連續旋轉的極性拓撲結構通常具有較大的技術挑戰。相比之下，鐵電向列相液晶由于兼具自發極化和靈活可調的極化取向，有利于極性拓撲結構的開發。然而，能否找到一種簡便且普适的方法在液晶中構建和調控極性拓撲結構仍然是目前面臨的主要挑戰。

針對上述問題，beat365馬靜副教授團隊提出了一種普适的界面工程策略，通過協同調控表面張力和界面張力，在鐵電向列相液晶中穩定了豐富的極性拓撲結構。結合理論計算和實驗表征，研究人員證明了表面張力促使液晶分子趨向于高旋度、低散度的排列方式，而界面張力則促使液晶分子趨向于高散度、低旋度的排列方式。通過協同調控表面和界面條件，研究人員成功在液晶中構建了極性渦旋疇（Vortex）、離心渦旋疇（centrifugal vortex）以及中心發散疇（center-divergent），并實現了不同拓撲結構之間的可控轉換。這項研究不僅為向列相液晶中極性拓撲疇的構建和調控開拓了新路徑，并且對鐵電向列相液晶在拓撲光學領域的應用具有重要的推動作用。

液晶液滴中拓撲疇轉變的相場模拟。(a) 極化結構随液晶-基片界面錨定系數(WSL)和液晶-氣體界面錨定系數(WLV)的演化規律，不同顔色區塊對應雙界面錨定協同作用下形成的特征性拓撲構型。(b) 典型極性拓撲疇構型示意圖。

相關成果以“鐵電向列相液晶中界面工程調控的極性拓撲疇”（Interface-Engineered Polar Topological Domains in Ferroelectric Nematic Liquid Crystals）為題，于4月14日在線發表于《先進材料》（Advanced materials）期刊上。

beat3652021級博士生徐棕棋為論文第一作者，beat365馬靜副教授為論文通訊作者。研究得到國家自然科學基金的資助。

論文鍊接：

https://doi.org/10.1002/adma.202501395