Динамические процессы и вязкоупругие свойства нематических жидких кристаллов, ограниченных фотоориентируемой поверхностью

• Автор: Дубцов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1 Сцепление нематических жидких кристаллов (НЖК) с фотоориентируемой поверхностью (Обзор литературы)
1.1 Механизмы фотоориентации ЖК
1.2 Цис-транс изомеризация
1.2.1 «Управляющая поверхность (command surface)»
1.2.2 Цис-транс изменения в боковых цепях полимеров азокрасителей
1.3 Прямая переориентация хромофорных молекул азо-красителя
1.4 Энергия сцепления НЖК с поверхностью
1.5 Глайдинг легкой оси в І-ІЖК
1.6 Оптическая перезаписываемая технология
1.7 Вязкоупругие свойства НЖК
1.8 Постановка задачи, выбор метода и объектов исследования
Глава 2 Экспериментальные установки и методики проведения экспериментов
2.1 Экспериментальная установка для исследования комбинированного
воздействия электрического поля и света па слой НЖК, ограниченный поверхностью с фотоориентацией
2.1.1 Блок-схема экспериментальной установки
2.1.2 Конструкция и технология изготовления ЖК ячеек
2.1.3 Методика проведения экспериментов
2.2 Установка для исследования вязкоупругих свойств НЖК
в новой экспериментальной геометрии
2.1.1 Блок-схема экспериментальной установки
2.1.2 Конструкции ЖК ячеек и технология их изготовления
2.1.3 Методика проведения экспериментов
2.3 Оценка погрешностей измерения
Глава 3 Изучение комбинированного воздействия электрического поля и поляризованного света на слой НЖК, граничащий с фотоориентируемой поверхностью
3.1 Воздействие поляризованного света на слой НЖК в отсутствии
электрического поля
3.2 Воздействие электрического поля на слой НЖК в отсутствии
поляризованного света
3.3 Медленная поверхностная динамика в слое НЖК при комбинированном воздействии электрического поля и поляризованного света
3.4 Эффекты долговременной памяти, управляемые воздействием
электрического поля и света
3.5 Теоретическая модель глайдинга легкой оси вызванного электрическим полем

3.6 Модифицированная модель глайдинга легкой оси при
комбинированном воздействии электрического поля и
поляризованного света
3.7 Выводы по третьей главе
Глава 4 Динамические процессы и вязкоупругие свойства НЖК, ограниченных поверхностью с фотоориентацией, в новой
экспериментальной геометрии
4.1. Электрическое поле внутри канала
4.2. Жидкий кристалл в узком канале с сильным поверхностным сцеплением под воздействием электрического поля
4.3. Исследование изменений ориентационной структуры НЖК, вызванных электрическим полем
4.3.1 Ориентационная структура под действием электрического поля при симметричных граничных условиях
4.3.2 Ориентационная структура под действием электрического поля при несимметричных граничных условиях
4.4. Динамика оптического отклика при линейном режиме переориентации ЖК после выключения электрического поля
Основные результаты и выводы
Литература
Приложение
Приложение

Введение
Актуальность темы. В настоящее время сложно представить современные информационные дисплеи без применения в них жидких кристаллов. Работа данных устройств основана на электрооптических эффектах, т.е. изменении оптических характеристик под действием электрического поля. Статическое и динамическое поведение ЖК в электрических полях зависят как от вязкоупругих свойств ЖК, так и от природы взаимодействия ЖК с поверхностью твердого тела. В последнее время был предложен метод фотоориентации, обеспечивающий создание поверхностной ориентации ЖК с заданным направлением и контролируемой силой сцепления.
Физические явления на границе раздела ЖК- фотоориентирусмый слой описываются совокупностью релаксационных процессов с чрезвычайно широким спектром времен релаксации. Наличие такого широкого спектра отражает существование, как процессов, протекающих на мономолекулярном уровне (например, конформационных превращений в слое фотоориентанта под действием света), так и механизмов коллективного взаимодействия упорядоченных структур ЖК и слоя фотоориентанта. Результатом данных процессов является возникновение приповерхностных слоев с характерными толщинами, лежащими в манометровом диапазоне, свойства которых отличаются от объемных свойств ЖК.
Выполненные к настоящему моменту исследования, показывают возможность управления динамических процессами в приповерхностном слое ЖК с помощью внешних факторов, таких как магнитные и электрические поля. В частности, было установлено, что данные поля могут вызывать чрезвычайно медленное изменение поверхностной ориентации, описываемое в терминах скольжения (глайдинга) легкой оси. Характерные времена процессов медленной поверхностной релаксации могут достигать десятков часов, что делает достаточно сложным определение контрольных параметров,

процессы переориентации директора нематического жидкого кристалла Е7 с добавленным красителем- дисперсным оранжевым (003, 0,5%)
ориентированного пленкой не натертого полиэтилметакрилата (РЕМА), под воздействием поляризованного света от лазера накачки. Быстрая и медленная поверхностная динамика наблюдалась в течение воздействия, а также после выключения поляризованного излучения.
Характерные времена данных процессов во время включения и после выключения поляризованного света составили т=310±30 с и т=102±02 с соответственно. В публикации отмечено несколько особенностей в рассматриваемом явлении, заключающихся в следующем.
Среднее значение угла переориентации легкой оси под воздействием поляризованного света (около 3,70,1°), является на порядок меньше, чем значение, соответствующее случаю глайдинга, вызванного приложением магнитного поля (рис 1.23).
Освещение ячейки линейно-поляризованным светом под углом 45 градусов относительно направления исходной ориентации, приводило к появлению глайдинга легкой оси. После этого ячейку подвергли воздействию циркулярно-поляризованного излучения па 10-15 минут (данный процесс не приводил к каким-либо изменениям в переориентации директора). Далее, освещая гоя же учасюк ячейки снова линейно-поляризованным светом (под углом 45 градусов), наблюдался глайдинг, характерное время которого увеличивается в 6-7 раз по сравнению со случаем первичного облучения (см. рис. 1.25). Как видно из рисунка 1.24 с увеличением интенсивности светового излучения, увеличивается время глайдинга.
Необходимо принять во внимание, что авторы проводили эксперименты с дополнительным воздействием поляризованного света, приложенным одновременно с магнитным полем к слою ЖК, а также использовали антрахиноновые красители в виде добавки к ЖК, но никакого эффекта при этом обнаружено не было.