研究目的
展示棒状体在向列相液晶中的几何形状如何稳定大量带相反电荷的拓扑缺陷，并验证高斯-博内定理。
研究成果
该研究表明，通过几何塑形杆状体/圆柱体（其作为稳定因素阻止缺陷湮灭），可在亏格g=0的简单物体上实现复杂拓扑结构。这种塑形会在相邻且带相反电荷的拓扑缺陷之间引入能量势垒，从而阻止其移动及后续湮灭。研究结果支持高斯-博内定理，表明物体上所有刺猬型缺陷的总拓扑荷应等于g-1（其中g为粒子的亏格）。
研究不足
该研究的局限性在于简单物体上可实现的拓扑态的复杂性，以及制造和操控微结构所需的精度要求。能量势垒的确切数值以及缺陷仍能保持稳定的最小间距需要进一步的数值建模。
1：实验设计与方法选择：
本研究利用激光镊子在向列相液晶中对螺旋胶体与沟槽棒进行拓扑缺陷的构建与操控。方法包括采用直接激光写入技术制备微螺旋与微沟槽圆柱体，并运用激光镊子实现缺陷操控。
2：样本选择与数据来源：
通过直接激光写入系统制备微螺旋与微沟槽圆柱体。样本经处理使周围向列相液晶（5CB）形成垂直锚定。
3：实验设备与材料清单：
直接激光写入系统（Photonic Professional，Nanoscribe GmbH）、紫外光敏聚合物光刻胶（IP-L 780）、向列相液晶（5CB）、用于表面处理的DMOAP硅烷、基于倒置显微镜（Nikon Eclipse，TE2000-U）搭建的激光镊子装置。
4：0）、向列相液晶（5CB）、用于表面处理的DMOAP硅烷、基于倒置显微镜（Nikon Eclipse，TE2000-U）搭建的激光镊子装置。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：制备微结构并进行垂直锚定处理后分散于向列相液晶中，通过激光镊子构建并操控拓扑缺陷，观察分析缺陷间相互作用及几何稳定效应。
5：数据分析方法：
采用光学显微镜结合激光镊子进行操控观测，分析不同条件下拓扑缺陷的行为特征。
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Photonic Professional
Nanoscribe GmbH
Direct laser writing system for fabricating micro-helices and micro-grooved cylinders.
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IP-L 780
Nanoscribe GmbH
UV-sensitive polymer photoresist used in the direct laser writing system.
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Nikon Eclipse
TE2000-U
Nikon
Inverted microscope used in the laser tweezers setup.
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Pixelink PLA 741
Pixelink
Camera used in the laser tweezers setup.
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Canon EOS 550D
Canon
Camera used in the laser tweezers setup.
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