Реєстраційний номер
0218U001232,
0113U002482
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Електричні, магнітні та нелінійно-оптичні властивості нанодисперсій частинок різної природи в орієнтованих рідких кристалах.
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Назаренко Василь Геннадійович,
Дата реєстрації
26-01-2018
Організація виконавець
Інститут фізики НАН України
Опис етапу
Головною метою бюджетної теми В/174 "Електричні, магнітні та нелінійно оптичні властивості нанодисперсій частинок різної природи в орієнтованих рідких кристалах" була розробка нових матеріалів на основі рідкокристалічних колоїдів, вивчення їх структури та фізико-хімічних властивостей, покращення властивостей рідкокристалічних мезофаз та пошук нових ефектів, що мають прикладний потенціал. У проекті вивчалась взаємодія між частинками у нематичній або ліотропній матриці та їх вплив на структуру рідкого кристалу (РК). Було досліджено виникнення нових мезофаз у рідких кристалах, які початково мали лише нематичну фазу. Показано, що сильна орієнтаційна взаємодія між компонентами в двокомпонентній РК суспензії жорстких стрижнів (онзагерівській рідині) дає можливість ефективного керування анізотропією таких дисперсій та приводить до їх значної чутливості до зовнішніх полів. Проведено дослідження температур фазового переходу та діелектричних властивостей РК 8CB, легованого звичайними та відібраними за спеціальною методикою сегнетоелектричними наночастинками. Було показано, що збільшення усередненої поляризації наночастинок приводить до збільшення температур фазового переходу колоїду. Отримано діелектричні сталі для сегнетоелектричних РК колоїдів шляхом вимірювання діелектричної проникності зразків у присутності слабкого поля та шляхом їх обчислення з вимірювань температури фазового переходу. Було досліджено вплив вуглецевих нанотрубок (ВНТ) на орієнтаційні параметри РК шару, на термостабільність орієнтації шарів суспензії, на приелектродні подвійні шари та електропровідність. Досліджено особливості структурної організації ВНТ в нематичному РК у широкому діапазоні концентрацій (10-5- 3 ваг. %). Показано, що процес еволюції структури ВНТ при зростанні їх вмісту в РК можна розбити на 4 етапи: 1) етап окремих трубок, їх джгутів та малих агрегатів (< 3 мкм), 2) етап зростання агрегатів та їх розгалуження, 3) етап нещільної сітки та 4) етап щільної сітки. Розроблена теоретична модель розподілу температури в комірці, заповненій РК з золотими наночастинками, під впливом опромінення, яка дозволяє обчислити коефіцієнт оптичної нелінійності в такій системі і добре узгоджується з експериментальними результатами. Експериментально встановлено залежності коефіцієнта оптичної нелінійності системи від ряду її параметрів, таких як інтенсивність пучка накачування та концентрація наночастинок золота. Встановлено залежність оптичної нелінійності та показана можливість керувати величиною нелінійності за допомогою електричного поля. Вперше було запропоновано новий метод для впорядкування мікро- та наночастинок та маніпулювання їх ланцюжками на відстані, що сягають сантиметрового діапазону. Даний метод полягає у використанні топологічних дефектів в РК, які здатні захоплювати наночастинки. А також у можливості маніпулювання дисклінаціями за допомогою зовнішніх чинників, наприклад світлом, температурою, електричним полем та інш. Запропонований метод в перспективі дозволяє створення новітніх метаматеріалів, які здатні трансформуватися і відповідно змінювати свої фізичні властивості. Була досліджена структура нових нанокомпозитів при яких наночастинки синтезуються безпосередньо в матриці смектичного іонного рідкого кристалу метал-алканоатів при Т = 100-1800 С. Метал-алканоати проявляють унікальну здатність існувати у вигляді іонного рідкого кристала при високій температурі, а при охолодженні до кімнатної температури формувати тверді тіла - анізотропні стекла, які зберігають шарувату структуру притаманну смектику А. Експериментальні дослідження були підтримані теоретичними дослідженнями взаємодії між нематичною матрицею та наночастинками. У процесі виконання проекту використовувались такі методи дослідження як: електро-, магніто-оптичні, фоторефрактивні, діелекрична широкосмугова спектроскопія, атомно-силова мікроскопія, інфрачервона спектроскопія, низькотемпературна флуоресценція, спектроскопія електронного поглинання та відбиття, рентгено-дифракційний метод. Одержані в цих дослідженнях результати будуть використані для розробки практичних рекомендацій щодо нових екстрачутливих електро- та магнітно- оптичних матеріалів та побудови прототипів пристроїв для відображення та обробки оптичної інформації. За період виконання теми В/174 було надруковано 52 статі і представлено більш ніж 48 доповідей на міжнародних наукових конференціях, а також захищено 3 кандидатських дисертації, та одна підготована для захисту найближчим часом.
Опис продукції
Нова методологія дослідження та використання унікальних властивостей розведених анізторопних РК наноколоїдів для розробки діелектричних, сегнетоелектричних і феромагнітних РК колоїдів. Дослідження впливу сегнетоелектричних, феромагнітних наночастинок, вуглецевих нанотрубок та метал-алканоатів на макроскопічні та електро- та магніто-оптичні властивості РК і утворення нових мезофаз. Розробка і вивчення принципово нових рідкокристалічних речовин з набором унікальних властивостей для дисплеїв, електронно-оптичних пристроїв, елементів в системах передачі та обробки інформації, тощо.
Автори роботи
Ільїн Андрій Григорович
Бідна Тетяна Вікторівна
Бугайова Людмила Миколаївна
Бугайчук Світлана Анатоліївна
Булуй Олександр Григорович
Жулай Дмитро Сергійович
Касянюк Денис Володимирович
Клімушева Гертруда Василівна
Кравчук Руслан Миколайович
Креденцер Сергій Вікторович
Курйоз Юрій Іванович
Курочкін Олександр Вікторович
Назаренко Василь Геннадійович
Полтко Констянтин Юрійович
Роде Герольд Григорович
Терещенко Олександр Григорович
Толочко Анатолій Степанович
Томілко Сергій Валентинович
Шеремет Ніна Василівна
Ярощук Олег Васильович
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
