自组装是软物质的一个独特特性，可以通过多种参数进行调控。热致性和溶致性液晶（LCs）是能够自组装成复杂超分子结构的软物质实例，这些结构可以形成有序的介观相，如向列相。根据液晶材料的类型，可以通过温度或浓度变化从各向同性相转变为向列相。
众所周知，在各向同性相与向列相共存的区域，会自发形成向列相（即触手状结构）。触手状结构的形成是一个微观相分离过程，当达到临界浓度时发生；从最初各向同性的棒状分子分散体开始，由于局部临界浓度较低，触手状结构会首先在富含高长宽比分子的微域中形成[4]。根据Onsager理论，触手状结构会随时间增长，直到完全相分离完成[5]。在基础科学和技术应用中，精确调控触手状结构的成核和生长过程具有重要意义。Lin等人的最新研究[6]展示了如何通过使用适当大小的耗尽剂来控制淀粉样纤维中这些聚集体的形态。
然而，更有趣的是，在系统远离各向同性-向列相区域时也能诱导出向列相。高分子量中性聚合物或多价阳离子可以触发各向同性溶液向液晶相和富各向同性相的相分离；这种行为在色态液晶（CLCs）和DNA[1]、[3]中都有观察到。这种效应被称为液-液晶体相分离，可以通过离子强度进行调控，离子强度同时影响聚集体的长度和柔韧性。
另一方面，还有其他基本参数在自组装机制中起作用，它们可以将系统从各向同性相引导至有序相。在这些机制中，几何限制既可以单独起作用，也可以在聚合物多分散性和刚性或弹性构建块存在的情况下共同起作用。以下将详细讨论这些机制及其在文献中的观察结果，重点关注色态液晶（CLCs）。
限制会改变软物质系统中各个单元之间的相互作用方式。空间约束限制了单元（颗粒、分子、细胞）的平移和旋转运动，稳定了在宏观体系中无法形成的模式。限制改变了系统可能的构型和能量最小值。
多项研究表明，微米级通道或纳米孔中的纳米限制会影响热致性液晶的各向同性-向列相转变。
在[7]、[8]中，作者观察到了一种反向列/向列相转变，并通过引入一个与向列有序场σ相关的能量项-qσ来解释这一现象（该能量项源自Kutnjak、Kralj、Lahajnar、Zumer[9]提出的现象学描述），其中q是归一化的LCs序参量。这种向列有序场与锚定强度成正比，与孔径和弹性常数成反比。双折射和量热实验结果[9]证实了当σ超过0.5时限制效应的存在，并预测了其在自适应光子超材料中的应用[10]。
最近的研究表明，微米级限制可能增强或抑制自组装[11]。一项关于球形液滴中二元聚合物混合物的分子模拟研究表明，无论是单分散还是多分散的分子量分布，较长聚合物都会向液滴中心移动[12]。这种分离导致液滴中心的局部聚合物浓度显著增加。分子弹性在微限制诱导的自组装中至关重要，因为它决定了分子在空间限制下的形状和取向。较硬的分子倾向于形成高度有序、排列整齐的结构，而较柔韧的分子则形成各向同性或较无序的结构。这种弹性响应与限制共同决定了聚集体的形态和相行为，常常导致在宏观体系中观察不到的独特相变[13]。
从引言中可以看出，长度依赖的空间分离和限制诱导的相分离是材料科学中的关键现象，它们能够精确控制聚合物在受限环境（如液滴或微通道）中的微观结构和相行为。通过调控限制与聚合物多分散性的相互作用，研究人员可以引导纳米级的自组装和相变，以实现所需的形态和功能。这种方法为设计性能优异、用途广泛的软材料、微流控设备和基于聚合物的复合材料提供了有价值的策略[14]。此外，由聚合物长度和限制驱动的类似相分离过程在生物学领域也至关重要，它们在无膜细胞器和细胞内区室化的形成中起着重要作用，为仿生材料设计和生物医学应用提供了宝贵见解[15]、[16]。
在这种情况下，色态液晶是研究柔韧性、聚集体长度和微限制对向列相出现影响的理想系统。
近年来，由于色态液晶的光学和机械性能，这类溶致性液晶受到了广泛关注。它们由类似浮标的分子组成，这些分子通过π-π相互作用自组装成柱状结构，然后这些柱状结构进一步形成向列相、胆甾相和六角相等介观相。它们的平面几何排列方式不仅受热致性液晶的影响，还强烈依赖于分子性质[17]。而球形限制几何结构则能够引起自发的反射对称性破缺或手性特征，这吸引了众多研究者对所有色态液晶的研究[18]。大多数研究集中在色态液晶的向列相或诱导的胆甾相中的分子行为[19]、[20]，并强调了分子柔韧性在观察到的纹理中的作用。此外，除了与聚集体浓缩相关的文章外，很少有研究关注液晶与各向同性相的共存区域[21]。
文献中关于色态液晶各向同性相的其他研究通常旨在[22]了解堆叠能量或自组装机制。例如，通过测量非常低浓度下的吸收系数，可以确定某些色态液晶的堆叠能量[23]。接近各向同性-向列相转变时的核磁共振（NMR）研究提供了有关分子组装的线索；动态光散射（DLS）测量对分子组装敏感，而分子组装又取决于浓度[24]。
在各个向同性相（比向列相温度高10度时）观察到了双折射现象，其双折射与磁场平方的斜率关系给出了Cotton–Mouton常数[21]，结果表明这种色态液晶（DSCG）与其他色态液晶有所不同，这种差异归因于其材料的柔韧性。
关于这些材料在各向同性相在弯曲几何结构中的限制效应，现有文献中尚未有报道。在本研究中，我们分析了两种商用色态液晶Sunset Yellow（SSY）和DSCG在纯水及盐存在下的光学性质。
色态液晶通常带有电荷，添加盐显然会影响它们的介观相。离子盐对色态液晶相图的影响是众所周知的：单价盐会使各向同性-向列相边界向上移动超过10°C[24]。这种行为主要由增加溶液中棒状分子长度和/或数密度的阳离子决定[25]。通过使用分子动力学对非常稀薄溶液进行的模拟研究也证实了这一点[25]。
在本研究中，通过将色态液晶溶液与油性基质按相同比例混合并振荡来制备微球：这种方法可以获得多分散的微球群体，从而研究微球半径的影响。所选浓度远离向列相-各向同性相共存区域或液晶相本身。在各个向同性微球中观察到多个向列相微球，证实了微米级弯曲限制无论分子柔韧性如何都能增强这类材料的自组装能力，而且盐的存在会产生不同的影响。
接下来，我们将讨论空间分离和限制诱导的相分离如何触发观察到的现象。
