Met de huidige 2D-technieken, men bestraalt typisch een vloeibaar-kristalfilm die toegevoegde fotoresponsieve kleurstofmoleculen bevat, met uniform gepolariseerd licht. Dit regelt de netto uitlijning van vloeibare kristallen via de interactie van de kleurstofdipool en de polarisatie-as van licht. Het nadeel van deze systemen is de noodzaak voor het toevoegen van sterke kleurstoffen, die optische en stabiliteitseigenschappen kunnen verkleuren of verslechteren. Dus, een kleurstofvrije methode is zeer gewenst in de technische industrie.

Momenteel, slechts twee benaderingen van kleurstofvrije methoden zijn onderzocht. De eerste is een uitlijningsmethode in twee stappen, waarbij de vloeibaar-kristalmaterialen worden gecoat over een zeer dunne kleurstofbevattende foto-uitlijningslaag en vervolgens uitgelijnd of gefixeerd door polymerisatie. Hoewel deze methode zeer succesvol is gebleken in het bereiken van op stimuli reagerende 2D-uitgelijnde vloeibare kristallen en elastomeren die worden gebruikt in fotonica, zonne-energie oogsten, microfluïdica, en zachte robotachtige apparaten, het is duur en tijdrovend. Het creëren van een film met microscopisch kleine arrays van micro-uitlijningspatronen vereist nauwkeurige en dynamische controle van de gepolariseerde richting van invallend licht in elke pixel, dus deze methode is niet geschikt om patronen op nanoschaal over grote gebieden uit te lijnen.

De tweede benadering voor de ontwikkeling van een kleurstofvrij systeem maakt gebruik van oppervlaktetopografie om de beperkingen van conventionele foto-uitlijning te overwinnen. Bij deze methode, de vloeibare kristallen worden uitgelijnd over een oppervlaktetopografiesjabloon door middel van lithografie, nano-afdruk, of onder andere inkjettechnieken. Hoewel deze methode 2D-micropatronen van moleculaire uitlijning mogelijk maakt, het vereist nog steeds verwerking in meerdere stappen, waardoor het kostbaar en tijdrovend wordt. Vanwege de oppervlakteruwheid van de topografische sjablonen, deze methode blijkt moeilijk bij de productie van dunne films.

Een onderzoeksgroep onder leiding van Atsushi Shishido van Tokyo Tech heeft de ontwikkeling gerapporteerd van een nieuwe methode voor het scannen van golffotopolymerisatie die gebruik maakt van ruimtelijke en temporele scanning van gefocust geleid licht. Naarmate de polymerisatiereactie vordert, een massastroom in de film wordt geactiveerd, en dit resulteert in uitlijning van de vloeibare kristallen met de patronen van invallend licht. De gewenste uitlijning wordt bereikt door een enkele stap door licht getriggerde massastroom.

Deze nieuwe methode genereert willekeurige uitlijningspatronen met fijne controle over grotere gebieden in een grote verscheidenheid aan vloeibaar-kristalmaterialen zonder de noodzaak van sterke kleurstoffen of extra verwerkingsstappen, iets dat eerdere methoden niet konden bereiken. Deze methode heeft het extra voordeel van onbeperkte complexiteit in 2D-patronen die, in principe, alleen beperkt worden door de lichtdiffractielimieten.

Dit nieuwe concept van scanning wave-fotopolymerisatie is momenteel beperkt tot fotopolymeriseerbare vloeibare kristalsystemen met een dikte van minder dan tientallen micrometers. Echter, verder onderzoek kan materiaalsystemen uitbreiden die kunnen worden gebruikt, zoals nanostaafjes, nanokoolstoffen, en eiwitten. Scanning wave-fotopolymerisatie kan gemakkelijk worden geïntroduceerd in bestaande fotoproductiefaciliteiten, waardoor grote economische voordelen ontstaan. De wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology zien deze methode als een krachtig pad voor de eenvoudige creatie van zeer functionele organische materialen met willekeurige, fijne moleculaire uitlijningspatronen op nanoschaal over grote gebieden.