半世紀謎題解開！中央大學揭露光「消失」奇異現象

中央大學光電系教授鄭恪亭（左）率領研究團隊，首度揭露膽固醇液晶在特定形變下出現「光既無法穿透、也無法反射」的特殊現象。（中央大學提供）

中央大學光電系教授鄭恪亭率領研究團隊，首度揭露膽固醇液晶在特定形變下出現「光既無法穿透、也無法反射」的特殊現象，成功解開自1970年代懸而未決的光學謎題。這項發現不僅改寫液晶光學理論，也爲光通訊、光學元件與熱感測應用開啓新契機，成果刊登於國際頂尖期刊《Optica》。

鄭恪亭表示，膽固醇液晶具螺旋週期結構，能產生布拉格反射效應，廣泛應用於反射式顯示器。由於此類液晶具雙穩態特性，裝置在顯示靜態影像時幾乎不耗電，且在戶外仍能維持高對比度。1970年代德國物理學家W. Helfrich發現，膽固醇液晶受強電場作用時會產生二維週期性形變（即「Helfrich形變」），但其光學行爲始終未被充分解釋。

研究團隊觀察到，液晶尚未形變時，其反射與穿透光譜波段相互對應；然而形變初期，兩者頻譜邊界出現偏移，形成一段光既不反射也不穿透的「消失帶」。換言之，該波段內的光在無吸收與散射情況下「消失」於液晶層中，顛覆傳統光學認知。

研究團隊進一步透過數值模擬與光學實驗證實此現象，發現形變初期液晶層內出現波導效應，使特定波長的光被導引於液晶內部傳遞並重新出射。這顯示膽固醇液晶在Helfrich形變下具備可控制光路的「軟性波導」特性。

鄭恪亭說，這項研究不僅補全半世紀以來對膽固醇液晶形變光學行爲的理解，更拓展其在液晶光學元件、光通訊及熱感測裝置等領域的應用潛力，爲液晶科技開啓新篇章。