CC BY
0Ш ▲ lilEEEiE* НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ
Электрооптические параметры нематического жидкого кристалла с наночастицами золота
Чекулаев И.С.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва E-mail: Chekulaev.I.S@yandex. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-146-148
Недисплейное применение жидкокристаллических композитов активно развивается в современной жизни, на их основе производятся антенны 5G, приборы для диагностики заболеваний и инфекций и многое другое. В связи с развитием новых направлений применимости жидких кристаллов растут и потребности в получении наилучших эксплуатационных характеристик разрабатываемых устройств. Основным направлением улучшения параметров жидкокристаллических систем является добавление наноразмерных частиц. В рамках проводимого исследования было установлено, что наночастицы золота являются привлекательными в качестве допантов, так как происходит снижение температуры просветления на 1 К и улучшение электрооптических параметров [1-2]. При этом ранее не проводилось исследований по влиянию золотых наночастиц на дисперсию анизотропии показателя преломления в широком диапазоне температур.
В рамках данной работы было проведено исследование влияния золотых наночастиц на электрооптические параметры нематического жидкого кристалла (НЖК) ЖК-1289. Исследование проводилось в широком диапазоне длин волн (480-700 нм) и температур (от 242 К до перехода в изотропное состояние). Установлено, что при добавлении золотых наночастиц происходит смещения температуры просветления нематической
жидкокристаллической смеси. В том числе определены следующие электрооптические параметры: анизотропия показателя преломления и пороговое напряжения Фредерикса. Использование современного подхода к исследования электрооптических параметров жидких кристаллов позволило построить дисперсионные зависимости анизотропии показателя преломления от температуры.
Исследование параметров ЖК-1289 с наночастицами проводилось с помощью разработанной установки, основанной на
ШКОЛА-ИОНОСРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
22-24 октября 2024 г.
классическом электрооптическом методе [3-4]. Данная установка позволяет в автоматическом режиме проводить измерения, снижая погрешность в определении параметров жидкокристаллических смесей.
В результате работы были получены вольт-контрастные характеристики нематического жидкого кристалла с наночастицами золота при разных длинах волн, представленные на рис. 1. На основе данных вольт-контрастных характеристик производится расчёт электрооптических параметров жидкого кристалла при различной концентрации наночастиц золота.
Рис. 1. Вольт-контрастные характеристики жидкокристаллической смеси ЖК-1289 с наночастицами золота (0,003 мас.%) на разных длинах волн: 480 (а), 530 (б), 590 (в), 632,9 (г) и 700 нм(д).
Установлено влияние золотых наночастиц на температуру просветления нематической жидкокристаллической смеси ЖК-1289, так при концентрации золотых наночастиц в области 0,003 мас.% происходит снижение температуры просветления на 1 К, дальнейшее увеличение концентрации до 0,03 мас.% приводит к снижению уже на 8 К, что связано с нарушением молекулярного порядка жидкокристаллической системы. Полученные термограммы нематической жидкокристаллической смеси ЖК-1289 с разной концентрацией наночастиц представлены на рис. 2.
253 273 293 313 333
Температура, К
Рис. 2. Термограммы жидкокристаллического композита с наночастицами золота
Анализируя полученные значения дисперсии анизотропии показателя преломления, порогового напряжения Фредерикса, температуры просветления, определено, что оптимальной концентрацией для легирования жидкокристаллического композита является 0,003 мас.%, так как происходит снижение порогового напряжения Фредерикса на 15 %, при малом изменении анизотропии показателя преломления во всём исследуемом диапазоне температур и длин волн, и снижении температуры просветления на 1 К.
Работа подготовлена под руководством д.ф.-м. н. Чаусова Д.Н.
1. Mishra M. et al. Liquid Crystals. 2015, 42(11), 1580-15902.
2. D.N. Chausov, A.D. Kurilov, R.N. Kucherov, et al., Journal of Physics: Condensed Matter. 2020, 32(39), 395102.
3. Чекулаев И.С., Курилов А.Д., Буланова Т.А. и др. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2024, (3), 9-14.
4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №202368839. Российская Федерация Программа для автоматического измерения и расчёта электрооптических параметров жидкокристаллических материалов / Н.С. Паращук, И.С. Чекулаев, А.Д. Курилов, Д.Н. Чаусов, В В. Беляев, В В. Усачев; № 2023687917; заявл. 15.12.2023; опубл. 21.12.2023.
