Avec les techniques 2D actuelles, on irradie généralement un film à cristaux liquides qui contient des molécules de colorant photosensibles ajoutées, avec une lumière polarisée uniforme. Cela contrôle l'alignement net des cristaux liquides via l'interaction du dipôle de colorant et de l'axe de polarisation de la lumière. L'inconvénient de ces systèmes est la nécessité d'ajouter des colorants forts, qui peuvent décolorer ou dégrader les propriétés optiques et de stabilité. Ainsi, une méthode sans colorant est fortement souhaitée dans l'industrie mécanique.

Actuellement, seules deux approches des méthodes sans colorant ont été explorées. La première est une méthode d'alignement en deux étapes, dans lequel les matériaux à cristaux liquides sont appliqués sur une couche de photoalignement contenant un colorant très mince puis alignés ou fixés par polymérisation. Bien que cette méthode se soit avérée très efficace pour obtenir des cristaux liquides et des élastomères alignés en 2D sensibles aux stimuli utilisés en photonique, récupération d'énergie solaire, microfluidique, et appareils de robotique logiciel, cela coûte cher et prend du temps. La création d'un film avec des réseaux microscopiques de motifs de micro-alignement nécessite un contrôle précis et dynamique de la direction polarisée de la lumière incidente dans chaque pixel, cette méthode n'est donc pas adaptée à l'alignement de motifs à l'échelle nanométrique sur de grandes surfaces.

La deuxième approche pour le développement d'un système sans colorant utilise la topographie de surface pour surmonter les limites du photoalignement conventionnel. Dans cette méthode, les cristaux liquides sont alignés sur un gabarit de topographie de surface par lithographie, nanoimpression, ou des techniques jet d'encre entre autres. Bien que cette méthode permette un micro-modèle 2D de l'alignement moléculaire, il nécessite toujours un traitement en plusieurs étapes, ce qui le rend coûteux et chronophage. En raison de la rugosité de surface des modèles topographiques, ce procédé s'avère difficile dans la réalisation de films minces.

Un groupe de recherche dirigé par Atsushi Shishido à Tokyo Tech a signalé le développement d'une nouvelle méthode de photopolymérisation par balayage d'ondes qui utilise le balayage spatial et temporel de la lumière guidée focalisée. Au cours de la réaction de polymérisation, un flux massique dans le film est déclenché, et cela se traduit par un alignement des cristaux liquides avec les motifs de lumière incidente. L'alignement souhaité est obtenu en une seule étape par un flux massique déclenché par la lumière.

Cette nouvelle méthode génère des motifs d'alignement arbitraires avec un contrôle fin sur de plus grandes zones dans une grande variété de matériaux à cristaux liquides sans avoir besoin de colorants forts ou d'étapes de traitement supplémentaires, quelque chose que les méthodes précédentes n'étaient pas en mesure d'accomplir. Cette méthode a l'avantage supplémentaire d'une complexité illimitée dans les modèles 2D qui, en principe, seulement être limité par les limites de diffraction de la lumière.

Ce nouveau concept de photopolymérisation par ondes de balayage est actuellement limité aux systèmes à cristaux liquides photopolymérisables d'une épaisseur inférieure à la dizaine de micromètres. Cependant, une enquête plus approfondie peut étendre les systèmes de matériaux qui pourraient être utilisés tels que les nanotiges, nanocarbones, et les protéines. La photopolymérisation par ondes de balayage peut être facilement introduite dans les installations de photoproduction existantes, permettant de grands avantages économiques. Les scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo voient cette méthode comme une voie puissante pour la création simple de matériaux organiques hautement fonctionnels avec arbitraire, de fins motifs d'alignement moléculaire à l'échelle nanométrique sur de grandes surfaces.