Кинетика и механизм фотоориентации азобензолсодержащего жидкокристаллического полимера

• Автор: Богданов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание
1. Введение
2. Фотоориентация азобензолсодержащих материалов (обзор литературы)
2.1. Экспериментальные наблюдения, связанные с фотоориентацией азобензолсодержащих материалов
2.1.1. Количественные характеристики фотоиндуцированной анизотропии и их экспериментальное определение
2.1.2. Фотоориентация производных азобензола в жидких растворах и стеклообразных средах
2.1.3. Кооперативная фотоориентация в жидкокристаллических полимерах
2.1.4. Усиление индуцированной светом анизотропии при отжиге
2.1.5. Влияние структурных характеристик полимера на протекание фотоориентации
2.1.6. Особенности кинетики фотоориентации. Влияние интенсивности света и температуры на кинетику фотоориентации
2.1.7. Феноменология эффекта снижения порога оптического эффекта Фредерикса в присутствии азобензольных красителей
2.1.8. Выводы
2.2. Явления, сопутствующие или являющиеся следствием фотоориентации
2.2.1. Фотоиндуцированный круговой дихроизм в азобензолсодержащих материалах при их облучении светом круговой поляризации
2.2.2. Поляризационная голография
2.2.3. Образование рельефа поверхности
2.3. Теоретические подходы к описанию фотоориентации азобензолсодержащих полимеров
2.3.1. Фотоориентация в циклах транс-цис-транс изомеризации
2.3.2. Модели среднего поля для учёта взаимодействия хромофоров с нефотохромными фрагментами. Теоретическое описание эффекта Януши
2.3.3. Фотоориентация за счёт диссипации энергии возбуждения
2.4. Выводы
3. Методическая часть
3.1. Методика эксперимента и обработки экспериментальных данных

3.1.1. Используемые вещества и растворители
3.1.2. Приготовление образцов
3.1.3. Регистрация и обработка спектров оптического поглощения
3.1.4. Регистрация и обработка спектров ЭПР
3.1.5. Микроскопические наблюдения
3.1.6. Источники света
3.1.7. Регистрация индикатрис рассеяния
3.2. Ориентационное распределение молекул и ориентационные параметры порядка
3.3. Описание поглощения света в анизотропном материале
3.4. Кинетика фотохимической изомеризации в анизотропном материале
3.5. Методика моделирования спектров ЭПР
4. Экспериментальные результаты
4.1. Фотоизомеризация в ЖК полимере РАА2о
4.1.1. Фотоизомеризация в растворе и в плёнке. Кинетика термической изомеризации
4.1.2. Фотоизомеризация в монодоменном образце. Измерение кинетических характеристик изомеризации
4.2. Голографическое рассеяние в РААиоб
4.2.1. Изменение спектров поглощения при облучении лазерным светом
4.2.2. Предлагаемый механизм явления
4.2.3. Изменение индикатрисы рассеяния при голографическом рассеянии
4.2.4. Прямое микроскопическое наблюдение голограмм рассеивающих центров
4.2.5. Температурная зависимость голографического рассеяния
4.2.6. Объяснение некоторых литературных наблюдений с помощью модели голографического рассеяния
4.3. Фотоориентация РААгоб
4.3.1. Изменение спектров поглощения
4.3.2. Изменение текстуры образца. Влияние размера доменов
4.3.3. Изменение угловой зависимости и ориентационной функции распределения зонда при фотоориентации

4.3.4. Температурная зависимость фотоориентации
4.4. Выводы
5. Механизм фотоориентации азобензолсодержащего ЖК полимера
5.1. Анализ механизмов, существующих в литературе, их сравнение с полученными экспериментальными данными
5.1.1. Фотоориентация в циклах транс-цис-транс фотоизомеризации
5.1.2. Фотоиндуцированная вращательная диффузия
5.1.3. Фотоиндуцированный момент сил
5.2. Построение механизма фотоориентации, основанного на перестройке доменной структуры материала
5.2.1. Формулировка физической модели фотоориентации
5.2.2. Экспериментальное наблюдение движения доменной границы
5.2.3. Математическая модель фотоориентации
5.2.3.1. Геометрия доменов и междоменных границ
5.2.3.2. Построение уравнения эволюции размеров доменов
5.2.3.3. Решение уравнения эволюции размеров доменов
5.2.4. Сравнение предсказаний модели с экспериментальными результатами
5.2.5. Анализ параметров предложенной модели фотоориентации
6. Основные результаты и выводы
Приложение. Учёт в явном виде кинетики изомеризации при фотоориентации
Литература

Возможность индуцированной светом вращательной диффузии была теоретически предсказана Альбрехтом [145], однако экспериментального
подтверждения этого явления до настоящего времени не было получено. Измерение скорости деполяризации флуоресценции красителей, растворённых в стёклах и жидких кристаллах, при различных энергиях кванта поглощённого света выявило отсутствие зависимости в пределах экспериментальной погрешности [146, 147]. Из этого следует, что энергия поглощённого света не оказывает значительного влияния на вращательную подвижность.
2.4. Выводы.
Из приведенного выше обзора литературных данных можно сделать следующие выводы:
1) Явление фотоориентации происходит во многих азобензолсодержащих материалах, обладающих различной структурой, упорядоченностью и молекулярной подвижностью.
2) Особенностью фотоориентации в азобензолсодержащих
жидкокристаллических материалах является высокая степень фотоиндуцированной анизотропии и кооперативный характер упорядочения, подразумевающий ориентацию нефотоактивных молекулярных фрагментов материала наряду с азобензольными.
3) В литературе не существует однозначного мнения относительно механизма фотоориентации. Для описания этого явления в разных системах был предложен ряд физических моделей, различающихся взглядом на движущую силу процесса фотоориентации. Считается, что фотоориентация хромофоров в жидких растворах и стеклообразных средах происходит путём случайных переориентаций молекул в ходе последовательных актов фотоизомеризации [27, 28, 133, 148, 149]. В то же время, фотоиндуцированная переориентация директора жидкого кристалла, содержащего растворённые хромофоры, описывается в рамках модели среднего поля [99, 103], учитывающей анизотропию взаимодействия молекул хромофора с окружающими молекулами.
4) Для теоретического описания фотоориентации в жидкокристаллических полимерах используются феноменологические модели, комбинирующие два вышеописанных подхода. Эти модели включают в себя большое количество