Een onderzoeksteam rapporteerde de directe meting van diëlektrische tensoren van anisotrope structuren, inclusief de ruimtelijke variaties van de belangrijkste brekingsindices en regisseurs. De groep demonstreerde ook kwantitatieve tomografische metingen van verschillende nematische vloeibaar-kristalstructuren en hun snelle 3D-niet-evenwichtsdynamiek met behulp van een 3D-labelvrije tomografische methode. De methode is beschreven in Natuurmaterialen .

Licht-materie interacties worden beschreven door de diëlektrische tensor. Ondanks hun belang in de basiswetenschap en toepassingen, is het niet mogelijk geweest om 3D-diëlektrische tensoren rechtstreeks te meten. De grootste uitdaging was te wijten aan de vectoriële aard van lichtverstrooiing van een 3D-anisotrope structuur. Eerdere benaderingen hadden alleen indirect betrekking op 3D-anisotrope informatie en waren beperkt tot tweedimensionale, kwalitatieve, strikte steekproefvoorwaarden of aannames.

Het onderzoeksteam ontwikkelde een methode die de tomografische reconstructie van 3D-diëlektrische tensoren mogelijk maakt zonder enige voorbereiding of aannames. Een monster wordt belicht met een laserstraal met verschillende hoeken en circulair polarisatietoestanden. Vervolgens worden de door een monster verstrooide lichtvelden holografisch gemeten en omgezet in vectoriële diffractiecomponenten. Ten slotte wordt de 3D-diëlektrische tensor gereconstrueerd door een vectoriële golfvergelijking omgekeerd op te lossen.

Professor YongKeun Park zei:"Er was een groter aantal onbekenden bij direct meten dan bij de conventionele benadering. We hebben onze benadering toegepast om extra holografische beelden te meten door de invalshoek enigszins te kantelen."

Hij zei dat de licht gekantelde verlichting zorgt voor een extra orthogonale polarisatie, waardoor het onderbepaalde probleem het vastberaden probleem wordt. "Hoewel verstrooide velden afhankelijk zijn van de belichtingshoek, maakt de Fourier-differentiatiestelling het mogelijk om dezelfde diëlektrische tensor te extraheren voor de licht gekantelde belichting", voegde professor Park eraan toe.

De methode van zijn team werd gevalideerd door bekende vloeibaar-kristalstructuren (LC) te reconstrueren, waaronder de gedraaide nematische, hybride uitgelijnde nematische, radiale en bipolaire configuraties. Verder demonstreerde het onderzoeksteam de experimentele metingen van de niet-evenwichtsdynamiek van annihilerende, nucleërende en samenvoegende LC-druppeltjes, en het LC-polymeernetwerk met herhalende 3D-topologische defecten.

"Dit is de eerste experimentele meting van niet-evenwichtsdynamiek en 3D-topologische defecten in LC-structuren op een labelvrije manier. Onze methode maakt de verkenning van ontoegankelijke nematische structuren en interacties in niet-evenwichtsdynamiek mogelijk," eerste auteur Dr. Seungwoo Shin uitgelegd. + Verder verkennen

Dynamische machine learning reconstrueert nauwkeurig volume-interieurs met gegevens met een beperkte hoek