南京邮电大学李炳祥教授实现液晶物理效应的突破

南京邮电大学李炳祥教授实现液晶物理效应的突破

加快电光调控，在液晶领域持续发力

李炳祥（前排右三）正在给课题组成员讲解实验光路设计与搭建。 通讯员 毕莹莹 摄

□南京日报/紫金山新闻记者何洁实习生张贝宁

液晶既能像液体一样流动，又能像晶体一样对光产生双折射作用，除了应用于大家熟知的显示技术，在诸多领域都有着广泛用途，正在创造着当前和未来科技的新机遇。聊起自己所从事的科研领域，归国青年，南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院教授李炳祥滔滔不绝。李炳祥致力于液晶软物质物理的研究，他在液晶超快电光调控、三维液晶孤子方面的研究处于全球领先。2020年回国后，李炳祥入职南京邮电大学，组建了软物质跨学科研究团队，继续在液晶领域发力。本期“归来·奋进”栏目走近李炳祥教授，了解他的故事。

通宵达旦做实验是常事 学成后毅然选择归国

6月5日下午3点，李炳祥和往常一样来到软物质跨学科实验室，推门进去后，正在认真做实验的学生并没有停下手上的动作，丝毫不受影响。对于这位每天都要来实验室转一转的导师，他们早已习以为常。如果刚好实验遇到困难，正好可以跟老师请教。

李炳祥解释，在美国留学期间，导师欧雷格·拉文托维奇教授每天都会利用中午和傍晚的半小时，对学生的实验进行指导和建议。回国组建了自己的科研团队后，他也养成了每天都要跟学生交流沟通的习惯。

2013年至2020年李炳祥留学工作于液晶显示发源地之一的美国肯特州立大学液晶研究所，并获得化学物理专业博士学位。在美国的7年时间，这位中国小伙是同学和导师眼中的“拼命三郎”，他曾连续几个通宵完成了一项重大实验，工作到凌晨四、五点更是常事。

肯特液晶所的毕业生都是该领域的精兵强将，大多去了高科技公司，但2020年完成博士后工作后，李炳祥毅然放弃海外优渥的条件，选择回到祖国发展。“报效祖国一直是我的愿望，这一初心从未改变。我肯定要回来的，出国前，我就决定好了。之所以来到南京，是因为南京在液晶领域有着深厚积淀，不少业内著名企业都落户这里。”李炳祥告诉记者，他在肯特发表的第一篇论文，就是使用了江苏和成显示科技有限公司的特色液晶材料做的实验。“我和南京渊源颇深，选择这里理所当然。入职南邮后，在学校的支持下，我迅速进入状态，接连获得多项国家、省部级人才项目和科研基金项目资助。”

液晶电光调控快至纳秒实现稳定传输三维孤子

李炳祥主要研究方向是液晶的物理效应挖掘和应用开发。大多数人对液晶的了解还停留在液晶显示上，液晶显示是基于电场对液晶分子集体指向的调控，“但在我们的研究中，不仅实现了液晶分子的集体指向，还可以实现液晶分子指向的有序度调控和空间图案化。”从2009年初次接触液晶至今，李炳祥在这一科研领域扎根14年，取得了多项研究成果，特别是在液晶超快电光调控、三维液晶孤子方面实现重要突破。

“此前的液晶电光调控较慢，我们通过优化液晶的物理性质和调控机制，实现从毫秒调控到纳秒调控的跨越，并且耗费近10年时间，将液晶电致双折射率的变化提高了50倍，从最初的0.001提高到现在的0.05。”这一方面的突破有何特殊意义？李炳祥表示，该技术可促进液晶在光场调控和光信息通信等领域的进一步应用，“不少人在体验AR、VR等虚拟现实技术时会觉得头晕，而这一突破有望生产出响应时间更短，反应更快的光学元器件，为虚拟现实沉浸式视觉体验带来新技术，让你看到的场景更接近现实，更加有身临其境的感觉。”

“另一个突破便是我们实现了三维孤子在液晶这一均匀介质中的稳定传输和调控。”李炳祥介绍，孤子现象最早是在物理的流体力学中提出来的。人们研究的都是低维孤子或高维静态孤子，实现稳定传输的三维孤子是孤子研究的百年难题。

“我们实验产生的三维孤子就像‘子弹’，在液晶中高速‘飞行’比它们自身尺寸长几千倍的距离而不弥散，在碰撞中也能存活。”李炳祥告诉记者，此前，很少有研究能够产生稳定传输的三维孤子，他们的这一重大发现为未来的广泛研究打开一扇新的大门，有望在微流控和光信息等领域实现应用。

追求科学研究的严谨细致打造世界一流液晶研究团队

今年成功保研至李炳祥课题组的陈佳浩，从大二时便跟着李炳祥开展液晶领域的科学实验。“导师是个‘细节控’，对我们实验要求是做细致做极致，他不仅逐字逐句地指导修改论文草稿，还要求所有配图文字的字体大小都必须一致。”从科研认知几乎为零到发表多篇高水平论文，陈佳浩的成长离不开李炳祥手把手的指导。记者了解到，李炳祥指导的3名2019级本科生全部保研成功，并留在团队内继续深造。

在学生和同事们眼中，李炳祥如今已经是液晶研究领域的佼佼者，但他的科研之路也并非顺风顺水。每当遇到挫折时，李炳祥的处理方式是：耐心寻找不足，将实验做到极致，在正确的方向坚持不动摇。“以孤子的研究工作为例，当时我们和另外一个团队合作，但坚持了3年后，毫无进展，合作伙伴便放弃了这一方向。孤子的形成机制问题一直困扰着大家。”李炳祥说，“我们积极和国内外专家讨论交流，并且引入更高水平的技术，学习更好的分析方法，功夫不负有心人，坚持了7年后，最终弄清了背后的机制。孤子只出现在很小的电压频率范围内，所以做实验一定要极度细致耐心。”

“得益于我的导师欧雷格·拉文托维奇教授以及东南大学李全院士、南京大学陆延青教授多年来的悉心指导与关心，我懂得了什么是真正的科学家，在科研道路上稳步向前，并以此来鼓励我的学生，永远坚定自己的科研追求。”李炳祥说，将科学研究应用到企业生产实际，还有很长的路要走，但他有信心打造出世界一流的液晶研究团队，做出一系列原创性、独创性和前瞻性的成果。