Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0212U006503, 0110U004525 , Науково-дослідна робота Назва роботи Експериментальне вивчення фізичних характеристик і застосування в системах обробки оптичної інформації стабiльних рiдкокристалiчних дисперсiй неорганiчних наночасток. Назва етапу роботи Керівник роботи Резніков Юрій Олександрович, Дата реєстрації 19-04-2012 Організація виконавець Інститут фізики НАН України Опис етапу Проект присвячений розробці та вивченню нових матеріалів на основі рідких кристалів допованих феромагнітними та фероелектричними наночастинками. Головна мета проекту полягає у (а)-розширенні функціональних властивостей нематичних та смектичних РК за рахунок нанорозмірних феромагнітних та фероелектричних часток, (б)-забезпеченні стійкості таких дисперсій та їх розчинності у РК матриці за рахунок вдосконалення властивостей ПАР, що оточують НЧ, варіацій структури, розміру та зв'язування з неорганічною поверхнею, (в)-створенні вичерпної теорії РК нано-колоїдів та їхньої поведінки у електричному та магнітному полях та (г)-використанні розроблених колоїдів у оптичних пристроях та для візуалізації слабких магнітних полів. Головним завданням даної роботи було: вдосконалення методики приготування стабільних нано- та мікросуспензій з магнітними та фероелектричними частинками різної природи на основі нематичних рідких кристалів (термотропних, ліотропних). Вивчення основних фізичних характеристик систем нового типу (еластичних, магнітних, електричних, електро- та магнітооптичних) в залежності від природи частинок, їх розмірів, концентрації, та структурної організації, розробити теорію, яка дає можливість прогнозувати параметри систем, характерні їх зміни при індукованому введенню в рідкий кристал частинок різної природи та форми. Основні об'єкти досліджень - рідкі кристали з диспергованими в них нано- та мікрочастинками, їх макроскопічні властивості та їх поведінка у зовнішніх полях. Під час виконання проекту були отримані наступні основні результати: 1.Знайдено ефект надчутливості рідкого кристалу до магнітного поля при додаванні до рідкого кристалу вуглецевих нанотрубок заповнених . Рідкокристалічні суспензії на основі вуглецевих нанотрубок переорієнтуються магнітним полем < 5 мТ. Показано, що в рідкористалічних комірках магнітно-дипольна та Ван-дер-Вальсівська взаємодія між феромагнітними нанотрубками викликає сильну агрегацію багатошарових карбонових нанотрубок в нематичній РК матриці, а анізотропія матриці призводить до утворення агрегатів видовженої форми, орієнтація яких співпадає з напрямком директора РК. 2.Встановлено, що додавання до нематичного мінерального ліотропного рідкого кристалу на основі пентаоксиду ванадія сферичних монодисперсних наночастинок гематиту в малих концентраціях (1.4, 0.47, 0.23, та 0.12 об'ємних %.) приводить до гігантського збільшення чутливості рідкого кристалу до магнітного поля, та зменшення величини магнітоноіндукованого переходу Фредерікса. Знайдено ефект сильного магніто-індукованого двопроменезаломлення в ізотропній фазі. Показано, що ефект обумовлений сильною орієнтаційною взаємодією магніто-чутливої та магніто нечутливої компонент суспензії. 3.Вивчено суспензії на основі нових поверхнево-активних речовин (ПАР), що забезпечують підвищену стабільність частинок в нематичному рідкому кристалі пентил-цианобифенил (5СВ). Бокові фрагменти синтезованих ПАР, подібні до молекули рідкого кристалу, а фосфатна група забезпечує сильну енергію взаємодії між ПАР та поверхнею наночастинки. Встановлено, що додавання до нематичного рідкого кристалу наночастинок з поверхнею, модифікованою ПАР, зменшує агрегацією частинок. При цьому рідкокристалічна суспензія демонструє відтворюваний і дуже сильний відгук до магнітного поля. 4.Створені комп'ютерні програми та проведене числове моделювання процесів в феронематичних комірках з закрученою (твістовою) початковою конфігурацією нематика. Показано, що додавання до рідкокристалічної матриці малої кількості (концентрація ~ 5?10-9-5?10-11 cm-3) видовжених (L/d?3) феромагнітних частинок субмікронного розміру (?300нм) приводить до суттєвого (на декілька порядків по величині) підвищення чутливості системи до магнітного поля. Вивчені особливості процесу перерозподілу концентрації частинок (сегрегації) в системі при зміні величини прикладеного магнітного поля. Всі результати отримані вперше і можуть бути використані для розробки нових композитних матеріалів та принципово нових пристроїв для обробки, запису та відображення інформації на основі рідкокристалічних систем. Суспензії із додаванням магніточутливих частинок можуть бути використані для візуалізації слабих магнітних полів. Опис продукції Розроблена методика приготування феромагнітних РК колоїдів на основі нематичного РК з додаванням малих концентрацій багатошарових вуглецевих нанотрубок. Досліджено агрегацію колоїдів в комірках. Запропоновано механізми агрегації магніточутливих частинок в нематичній РК матриці. Досліджено магнітооптичні параметри системи. Показано, що додавання невеликої кількості феромагнітних частинок підвищує чутливість системи на декілька порядків. Запропоновано використання нового типу ПАР (бокові фрагменти яких подібні до молекули РК, та "phosphonicterminalgroup", які забезпечують сильну енергію взаємодії між ПАР та поверхнями наночастинок) для підвищення стабілізації магнітних та сегнетолектричних частинок в нематичній рідкокристалічній матриці. Показано, що використання ПАВ підвищує стійкість щодо агрегації частинок, при цьому нематичні суспензії демонструють підвищення чутливості до магнітного поля. В свою чергу, внесення магніточутливих частинок в НРК матрицю спричиняє зміну її параметра порядку, що, безпосеред Автори роботи Булуй Олександр Григорович Резніков Юрій Олександрович Слюсаренко Костянтин Юрійович Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити