Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками

Досліджено мікроструктуру та електрооптичний відгук рідкого кристалу (РК) з неґативною діелектричною анізотропією н-(n-етокси-бензиліден)n-бутиланіліну (ЕББА), допованого багатошаровими вуглецевими нанотрубками. Концентрація трубок в РК була невисокою (< 0,5 ваг.%), щоб уникнути суттєвих поруше...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2008
Hauptverfasser:	Долгов, Л., Ярощук, O., Лебовка, M.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2008
Schriftenreihe:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76082
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками / Л. Долгов, O. Ярощук, M. Лебовка // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 2. — С. 625-633. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-76082
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-760822015-10-31T09:31:28Z Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками Долгов, Л. Ярощук, O. Лебовка, M. Досліджено мікроструктуру та електрооптичний відгук рідкого кристалу (РК) з неґативною діелектричною анізотропією н-(n-етокси-бензиліден)n-бутиланіліну (ЕББА), допованого багатошаровими вуглецевими нанотрубками. Концентрація трубок в РК була невисокою (< 0,5 ваг.%), щоб уникнути суттєвих порушень РК-орієнтації. Прикладання електричного поля призводило до переорієнтації РК з початкового гомеотропного у планарний стан. Встановлено, що, на відміну від чистого рідкого кристалу, в допованім нанотрубками РК планарний стан, що досягається в полі, залишається після його вимкнення. Це супроводжується залишковим світлопропусканням або пам’яттю. Ефективність такої пам’яті немонотонно залежить від концентрації нанотрубок і є найбільшою для суспензій із вмістом нанотрубок в діяпазоні концентрацій 0,02—0,05 ваг.%, що відповідає перколяційному переходу із непровідного у провідний стан. Запропоновано модель електрооптичної пам’яті. Згідно з ним, нанотрубки формують у рідкім кристалі сітку аґреґатів, яка підтримує певний орієнтаційний стан. При переорієнтації рідкого кристалу в електричнім полі у планарний стан, сітка аґреґатів перебудовується і стабілізує цей стан. Формування сітчастої структури нанотрубок підтверджується додатковими експериментами. The microstructure and electrooptical response of n-(n-ethoxybenzylidene)- n-butylaniline (EBBA) liquid crystal (LC) with negative dielectric anisotropy doped with the multiwall carbon nanotubes are investigated. The concentration of the nanotubes in LC is small enough (CCNT < 0.5 wt.%) to avoid essential disturbance of LC orientation. The electric-field application results in reorientation of LC from the initial homeotropic state to planar one. As revealed, in contrast to the pure liquid crystal, in the LC doped with nanotubes,the planar state, which is achieved under electric-field action, remains after the field is off. It is accompanied by residual light transmittance or memory. The efficiency of such memory depends non-monotonically on the nanotubes concentration with the maximum at concentrations CCNT = 0.02—0.05 wt.%, which corresponds to the percolation transition from non-conductive state to conductive one. The model of electrooptical memory is proposed. According to this model, the nanotubes form the aggregates’ network in LC, which maintains a certain orientation state. During LC reorientation in the electric field, the network of aggregates rebuilds and stabilizes the planar state. The formation of nanotubes’ network is confirmed by additional experiments. Исследованы микроструктура и электрооптический отклик жидкого кристалла (ЖК) с отрицательной диэлектрической анизотропией н-(n-этоксибензилиден)-n-бутиланилина (ЭББА), допированного многослойными углеродными нанотрубками. Концентрация нанотрубок в ЖК была невысокой (< 0,5 вес.%), чтобы избежать существенных нарушений ЖК-ориентации. Приложение электрического поля приводило к переориентации ЖК из начального гомеотропного в планарное состояние. Установлено, что, в отличие от чистого жидкого кристалла, в допированном нанотрубками ЖК планарное состояние, которое достигается в поле, остается после его выключения. Это сопровождается остаточным светопропусканием или памятью. Эффективность такой памяти немонотонно зависит от концентрации нанотрубок и является наибольшей для суспензий с содержанием нанотрубок в диапазоне концентраций 0,02—0,05 вес.%, что соответствует перколяционному переходу из непроводящего в проводящее состояние. Предложена модель электрооптической памяти. Согласно с ней, нанотрубки формируют в жидком кристалле сетку агрегатов, которая поддерживает определенное ориентационное состояние. При переориентации жидкого кристалла в электрическом поле в планарное состояние, сетка агрегатов перестраивается и стабилизирует это состояние. Формирование сетчатой структуры нанотрубок подтверждается дополнительными экспериментами. 2008 Article Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками / Л. Долгов, O. Ярощук, M. Лебовка // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 2. — С. 625-633. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 1816-5230 PACS numbers: 61.30.Gd,61.30.Jf,61.46.+w,64.75.+g,77.84.Nh,78.20.Jq,82.70.Kj http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76082 uk Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Досліджено мікроструктуру та електрооптичний відгук рідкого кристалу (РК) з неґативною діелектричною анізотропією н-(n-етокси-бензиліден)n-бутиланіліну (ЕББА), допованого багатошаровими вуглецевими нанотрубками. Концентрація трубок в РК була невисокою (< 0,5 ваг.%), щоб уникнути суттєвих порушень РК-орієнтації. Прикладання електричного поля призводило до переорієнтації РК з початкового гомеотропного у планарний стан. Встановлено, що, на відміну від чистого рідкого кристалу, в допованім нанотрубками РК планарний стан, що досягається в полі, залишається після його вимкнення. Це супроводжується залишковим світлопропусканням або пам’яттю. Ефективність такої пам’яті немонотонно залежить від концентрації нанотрубок і є найбільшою для суспензій із вмістом нанотрубок в діяпазоні концентрацій 0,02—0,05 ваг.%, що відповідає перколяційному переходу із непровідного у провідний стан. Запропоновано модель електрооптичної пам’яті. Згідно з ним, нанотрубки формують у рідкім кристалі сітку аґреґатів, яка підтримує певний орієнтаційний стан. При переорієнтації рідкого кристалу в електричнім полі у планарний стан, сітка аґреґатів перебудовується і стабілізує цей стан. Формування сітчастої структури нанотрубок підтверджується додатковими експериментами.
format	Article
author	Долгов, Л. Ярощук, O. Лебовка, M.
spellingShingle	Долгов, Л. Ярощук, O. Лебовка, M. Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet	Долгов, Л. Ярощук, O. Лебовка, M.
author_sort	Долгов, Л.
title	Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками
title_short	Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками
title_full	Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками
title_fullStr	Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками
title_full_unstemmed	Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками
title_sort	структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2008
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76082
citation_txt	Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками / Л. Долгов, O. Ярощук, M. Лебовка // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 2. — С. 625-633. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.
series	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv	AT dolgovl strukturataelektrooptičnijvídgukrídkogokristaluznegativnoûdíelektričnoûanízotropíêûdopovanogovugleceviminanotrubkami AT âroŝuko strukturataelektrooptičnijvídgukrídkogokristaluznegativnoûdíelektričnoûanízotropíêûdopovanogovugleceviminanotrubkami AT lebovkam strukturataelektrooptičnijvídgukrídkogokristaluznegativnoûdíelektričnoûanízotropíêûdopovanogovugleceviminanotrubkami
first_indexed	2025-07-06T00:33:15Z
last_indexed	2025-07-06T00:33:15Z
_version_	1836855587265052672
fulltext	625 PACS numbers: 61.30.Gd, 61.30.Jf, 61.46.+w, 64.75.+g, 77.84.Nh, 78.20.Jq, 82.70.Kj Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками Л. Долгов, O. Ярощук, M. Лебовка* Інститут фізики, НАН України, просп. Науки, 46, 03028 Київ, Україна *Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф. Д. Овчаренка НАН України, бульв. Акад. Вернадського, 42, 03142 Київ, Україна Досліджено мікроструктуру та електрооптичний відгук рідкого кристалу (РК) з неґативною діелектричною анізотропією н-(n-етокси-бензиліден)- n-бутиланіліну (ЕББА), допованого багатошаровими вуглецевими нанот- рубками. Концентрація трубок в РК була невисокою (< 0,5 ваг.%), щоб уникнути суттєвих порушень РК-орієнтації. Прикладання електричного поля призводило до переорієнтації РК з початкового гомеотропного у планарний стан. Встановлено, що, на відміну від чистого рідкого криста- лу, в допованім нанотрубками РК планарний стан, що досягається в полі, залишається після його вимкнення. Це супроводжується залишковим світлопропусканням або пам’яттю. Ефективність такої пам’яті немоно- тонно залежить від концентрації нанотрубок і є найбільшою для суспен- зій із вмістом нанотрубок в діяпазоні концентрацій 0,02—0,05 ваг.%, що відповідає перколяційному переходу із непровідного у провідний стан. Запропоновано модель електрооптичної пам’яті. Згідно з ним, нанотруб- ки формують у рідкім кристалі сітку аґреґатів, яка підтримує певний орі- єнтаційний стан. При переорієнтації рідкого кристалу в електричнім полі у планарний стан, сітка аґреґатів перебудовується і стабілізує цей стан. Формування сітчастої структури нанотрубок підтверджується додатко- вими експериментами. The microstructure and electrooptical response of n-(n-ethoxybenzylidene)- n-butylaniline (EBBA) liquid crystal (LC) with negative dielectric anisotropy doped with the multiwall carbon nanotubes are investigated. The concentra- tion of the nanotubes in LC is small enough (CCNT < 0.5 wt.%) to avoid essen- tial disturbance of LC orientation. The electric-field application results in reorientation of LC from the initial homeotropic state to planar one. As re- vealed, in contrast to the pure liquid crystal, in the LC doped with nanotubes, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2008, т. 6, № 2, сс. 625—633 © 2008 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 626 Л. ДОЛГОВ, O. ЯРОЩУК, M. ЛЕБОВКА the planar state, which is achieved under electric-field action, remains after the field is off. It is accompanied by residual light transmittance or memory. The efficiency of such memory depends non-monotonically on the nanotubes concentration with the maximum at concentrations CCNT = 0.02—0.05 wt.%, which corresponds to the percolation transition from non-conductive state to conductive one. The model of electrooptical memory is proposed. According to this model, the nanotubes form the aggregates’ network in LC, which maintains a certain orientation state. During LC reorientation in the electric field, the network of aggregates rebuilds and stabilizes the planar state. The formation of nanotubes’ network is confirmed by additional experiments. Исследованы микроструктура и электрооптический отклик жидкого кри- сталла (ЖК) с отрицательной диэлектрической анизотропией н-(n-этокси- бензилиден)-n-бутиланилина (ЭББА), допированного многослойными уг- леродными нанотрубками. Концентрация нанотрубок в ЖК была невысо- кой (< 0,5 вес.%), чтобы избежать существенных нарушений ЖК-ориен- тации. Приложение электрического поля приводило к переориентации ЖК из начального гомеотропного в планарное состояние. Установлено, что, в отличие от чистого жидкого кристалла, в допированном нанотруб- ками ЖК планарное состояние, которое достигается в поле, остается по- сле его выключения. Это сопровождается остаточным светопропусканием или памятью. Эффективность такой памяти немонотонно зависит от кон- центрации нанотрубок и является наибольшей для суспензий с содержа- нием нанотрубок в диапазоне концентраций 0,02—0,05 вес.%, что соот- ветствует перколяционному переходу из непроводящего в проводящее состояние. Предложена модель электрооптической памяти. Согласно с ней, нанотрубки формируют в жидком кристалле сетку агрегатов, кото- рая поддерживает определенное ориентационное состояние. При переори- ентации жидкого кристалла в электрическом поле в планарное состояние, сетка агрегатов перестраивается и стабилизирует это состояние. Форми- рование сетчатой структуры нанотрубок подтверждается дополнитель- ными экспериментами. Ключові слова: вуглецеві нанотрубки, рідкий кристал, електрооптична пам’ять, перколяція. (Отримано 15 грудня 2006 р.) 1. ВСТУП Композитні системи рідкий кристал (РК)—вуглецеві нанотрубки останнім часом викликають підвищений науковий та технологіч- ний інтерес. Особливо цікавою є можливість взаємного орієнтуван- ня нанотрубок та рідких кристалів. Нанотрубки взаємодіють між собою за допомогою Ван дер Ваальсових сил, тому важко дисперґу- ються у РК-середовищі і існують у ньому в формі аґреґатів. Нещо- давно повідомлялося про досягнення упорядкування аґреґатів на- нотрубок у орієнтованому шарі рідкого кристалу [1]. У роботах [2, СТРУКТУРА ТА ЕЛЕКТРООПТИЧНИЙ ВІДГУК РІДКОГО КРИСТАЛУ 627 3] описано обернену ситуацію, коли покриття із упорядкованих аґ- реґатів нанотрубок здатні орієнтувати рідкий кристал. В роботі [4] вказується на можливість керування формою аґреґатів вуглецевих нанотрубок у рідкому кристалі за допомогою електричного поля. В зазначених роботах предметом наукових досліджень є механізми взаємодії нанотрубок із рідким кристалом та зумовлені цим явища впорядкування. З точки зору застосувань у дисплейних технологі- ях важливим є те, що додавання нанотрубок в РК послаблює поля- ризаційні ефекти, зменшує керуючу напругу та часи відгуку РК шару на електричне поле [5—7]. До цього часу у переважній більшості робіт досліджувалася елек- трооптична поведінка композитів на основі рідких кристалів із до- датньою діелектричною анізотропією (Δε > 0), молекули яких оріє- нтуються довгими осями вздовж напрямку електричного поля. В той же час, лише в роботі [6] частково розглядається електрооптич- ний відгук рідкого кристалу з Δε < 0. Цілком очевидно, що інша ге- ометрія переорієнтації молекул (перпендикулярно електричному полю), що реалізується у випадку РК з Δε < 0, може призвести до нових орієнтаційних та електрооптичних ефектів. Метою даної ро- боти було дослідження електрооптичного відгуку системи на основі РК з Δε < 0, яка попередньо вивчалася іншими методами [8]. 2. МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ Композити готувалися на основі нематичного рідкого кристалу н-(n- етоксибензиліден)-n-бутиланіліну (ЕББА, Δε = −0,13) (Реахім, Ро- сія) та багатостінних вуглецевих нанотрубок (ООО Спецмаш, Київ). Нанотрубки виготовлялися методом вакуумного осадження парів у присутності каталізатора [9]. За результатами електронної мікро- скопії отримані трубки характеризуються певним розкидом за дія- метром та довжиною. Середній зовнішній діяметер нанотрубок зна- ходиться в межах 12—20 нм при довжині трубок порядку десятків мікрон. Площа поверхні порошку з нанотрубок складає 190 м 2/г. Питома електропровідність (при тиску 15 ТПа) 10 См/см вздовж осі деформації. Концентрація нанотрубок в РК СCNT складала 0, 0,004, 0,02, 0,05, 0,1 та 0,5 ваг.%. Змішування РК та нанотрубок проводи- лося за допомогою ультразвукового дисперґатор (УЗДН-2T, Росія) протягом 5 хв. при частоті 22 кГц і потужності 150 Вт. Для орієнтування ЕББА використовувалися скляні підкладки із прозорим провідним покриттям та шаром гомеотропно орієнтуючо- го полііміду AL2021 корпорації JSR (Японія). Шар полііміду на пі- дкладках натирався ворсистою тканиною для забезпечення однорі- дної планарної орієнтації на ньому рідкокристалічного шару при ввімкненому електричному полі. З підготовлених таким чином пі- 628 Л. ДОЛГОВ, O. ЯРОЩУК, M. ЛЕБОВКА дкладок виготовлялися оптичні комірки товщиною 16 мкм, в які капілярним методом заправлявся рідкий кристал або його суміш із нанотрубками. РК ЕББА має лише нематичну мезофазу, що проявляється у тем- пературнім інтервалі 36—77,5°С. Допування рідкого кристалу нано- трубками суттєво не впливало на діяпазон температур мезофази. Електрооптичні вимірювання проводилися при температурі 45°С. Гомеотропно орієнтована оптична комірка розміщувалася між схрещеними поляризаторами таким чином, щоб у полі її оптична вісь складала кут 45° із осями поляризаторів. Вимірювалася інтен- сивність лазерного променя (λ = 635 нм) на виході з аналізатора в залежності від прикладеної до зразка синусоїдальної електричної напруги частотою f = 2 кГц. Світлопропускання зразка розрахову- валося як відношення інтенсивностей світла, що нормально падає на зразок (Іin) та що пройшло крізь нього (Iout): Т = Iout/Iin. Структура та орієнтація зразків досліджувалися шляхом спостереження зраз- ків у схрещених поляризаторах, як неозброєним оком так і в опти- чному поляризаційному мікроскопі. 3. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ У початковім стані кожен iз зразків характеризувався певним поча- тковим світлопропусканням T0. Зі зростанням напруги рідкий кри- стал переорієнтовувався із гомеотропного стану в планарний. Це зу- мовлювало появу фазового набігу зростаючого із інтенсивністю по- ля. В нашім експерименті це проявлялося у пульсаціях світлопро- пускання із зміною напруги (рис. 1). Криві T(U) демонструють гіс- терезис. Крім того, у зразках із нанотрубками спостерігалася чітка відмінність між початковим пропусканням Т0 та пропусканням піс- ля зняття поля Тm (рис. 1, б). Такий ефект ми назвали ефектом елек- трооптичної пам’яті та характеризували параметром пам’яті М: 0 max 0 100%mT T M T T − = ⋅ − , (1) де Tmax – максимальне значення пропускання. При повній реверси- вності відгуку Tm = T0 і М = 0%. У випадку повної нереверсивності Tm = Tmax і М = 100%. Параметр пам’яті було досліджено для зразків із різною концент- рацією нанотрубок. З’ясовано, що залежність М від вмісту нанотру- бок має немонотонний характер. Максимальне значення М харак- терне для зразків із вмістом нанотрубок 0,02—0,05 ваг.% (рис. 2). Мікроструктура та характер перемикання у полі зразків ЕББА та ЕББА—нанотрубки відрізняються. Для недопованого ЕББА харак- терними є монодоменні стани. Початковий гомеотропний стан у по- СТРУКТУРА ТА ЕЛЕКТРООПТИЧНИЙ ВІДГУК РІДКОГО КРИСТАЛУ 629 лі переходить у планарний, який повертається в гомеотропний піс- ля вимкнення поля. Композити ЕББА—нанотрубки з початкового монодоменного гомеотропного стану під дією поля перемикаються у полідоменний планарний стан і залишаються в ньому (крім зразків з СCNT ≥ 0,5 ваг.%) після вимкнення поля. Макроскопічні фото ко- мірок з пам’яттю на різних етапах прикладання поля наведені на рис. 3, а мікроскопічні – на рис. 4. Рис. 1. Залежність світлопропускання Т від напруги U для бездомішкового ЕББА (а) та ЕББА, допованого вуглецевими нанотрубками (0,05 ваг.%) (б). Стрілки вказують на зростання та спадання напруги. Рис. 2. Залежність параметра пам’яті М від вагової концентрації нанотру- бок С. Для порівняння також приведена концентраційна залежність елек- тричної провідності σ одержана в [8]. 630 Л. ДОЛГОВ, O. ЯРОЩУК, M. ЛЕБОВКА Зразки із пам’яттю можна перевести в початковий стан за допо- могою прикладання напруги низької частоти (10—50 Гц). Стан пам’яті можна також стерти шляхом переведення системи в крис- талічний або ізотропний стан із наступним поверненням в мезофазу. Спостереження за перемиканням зразків із пам’яттю у поляри- заційний мікроскоп показали, що переорієнтований із гомеотроп- ного у планарний стан рідкий кристал залишається планарно оріє- нтованим після вимкнення поля. Оптико-мікроскопічні дослі- дження свідчать про те, що нанотрубки, наявні у рідкому кристалі, формують аґреґати, найбільші з яких сягають кількох десятків мі- крон (рис. 4, а). Спостереження за останніми показало, що під час прикладання поля, в результаті переорієнтації рідкого кристалу в планарний стан, структура аґреґатів змінюється. Аґреґати під дією Рис. 3. Шар композита ЕББА—вуглецеві нанотрубки між схрещеними по- ляризаторами: а – у відсутності поля; б – в електричному полі (U = 60 В, f = 2 кГц); в) після вимкнення поля. Напруга прикладається до прямокут- ної ділянки посередині зразка. СТРУКТУРА ТА ЕЛЕКТРООПТИЧНИЙ ВІДГУК РІДКОГО КРИСТАЛУ 631 високочастотного поля подрібнюються і рівномірніше розподіля- ються по зразку (рис. 4, б). Одержані нами результати частково ко- релюють із спостереженнями авторів роботи [4], які описують реве- рсивні зміни в електричному полі форми аґреґатів нанотрубок, дис- перґованих у рідкому кристалі. На відміну від описаного ними ви- падку, ми спостерігаємо переорієнтацію РК разом із нереверсивни- ми змінами в полі структури аґреґатів. Ми вважаємо, що такі аґре- ґати, взаємодіючи між собою, формують тривимірну сітчасту стру- ктуру, яка стабілізує планарний стан рідкого кристалу після знят- тя поля. Іншими словами, зчеплення РК з ансамблем нанотрубок перевершує зчеплення із орієнтуючими підложжями. На користь такого пояснення говорить той факт, що стан пам’яті швидко зникає при прикладанні до зразків низькочастотних елект- ричних полів. Під дією таких полів у зразках формуються гідроди- намічні нестійкості, які руйнують сітчасту структуру аґреґатів на- нотрубок, що стабілізує планарний стан РК. Цікаво, що при зрос- танні концентрації нанотрубок пам’ять формується при концент- раціях близьких до перколяційного порогу провідності системи (рис. 2). Це також свідчить про важливу роль перколяційної «сіт- Рис. 4. Мікроструктура шару композита РК—вуглецеві нанотрубки у непо- ляризованім (1) та поляризованім (2) світлі: а – до прикладання поля; б – в електричнім полі (U = 60 В, f = 2 кГц); в– після вимкнення поля. 632 Л. ДОЛГОВ, O. ЯРОЩУК, M. ЛЕБОВКА ки» нанотрубок у формуванні ефекту пам’яті. Зникнення пам’яті при більших концентраціях нанотрубок у композиті можна пояс- нити формуванням досить міцної зв’язної сітки, яка не руйнується при переорієнтаціях рідкого кристалу. Загалом, ситуація досить схожа до тієї, що раніше була описана для рідких кристалів допованих наночастинками аеросилу. В таких композитах також спостерігався ефект пам’яті, який пов’язувався із формуванням сітчастої структури наночастинок [10, 11]. Однак, концентрації наночастинок, при яких спостерігалася пам’ять, а отже, і формувалася сітка, були значно вищими. Відомо, що в ком- позитах з нанотрубками наднизькі концентрації структуроутво- рення і перколяції можна пояснити високим ступенем анізотропії форми нанотрубок та їх схильністю до сеґреґації [12]. Цілком мож- ливо, що суттєве зниження концентрації наночастинок, що відпо- відає сіткоутворенню, також може бути пов’язано із поляризацією нанотрубок в електричному полі. На з’ясування цього, а отже, на більш чітке розуміння механізму пам’яті, будуть спрямовані наші подальші зусилля. 4. ВИСНОВКИ Досліджено електрооптичний відгук орієнтованих шарів рідкого кристалу з від’ємною діелектричною анізотропією, допованих бага- тошаровими вуглецевими нанотрубками. Виявлено нереверсивний відгук таких суспензій на прикладене високочастотне електричне поле (ефект електрооптичної пам’яті). Ефективність такої пам’яті немонотонно залежить від концентрації нанотрубок. Концентра- ційний діяпазон найбільшої пам’яті складає 0,01—0,05 ваг.%, що відповідає перколяційному переходу провідності. Запропоновано модель електрооптичної пам’яті, пов’язаної із формуванням сітко- вої структури аґреґатів нанотрубок. Дослідження виконані в рамках проєкту 10-07-Н «Оптичні, еле- ктричні та структурні особливості нанорозмірних гетерогенних си- стем вуглецеві нанотрубки—рідкі кристали» НАН України. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. M. Lynch and D. Patrick, Nano Lett., 2, No. 11: 1197 (2002). 2. M. Russel, S. Oh, I. LaRue, O. Zhou, and E. Samulski, Thin Solid Films, 509: 53 (2006). 3. П. Я. Васильев, Н. В. Каманина, Письма в ЖТФ, 33, вып. 18: 8 (2007). 4. Seok Jin Jeong, Kyung Ah Park, Seok Ho Jeong, Hee Jin Jeong, Kay Hyeok An, Chang Woon Nah, Didier Pribat, Seung Hee Lee, and Young Hee Lee, Nano Lett., 7, No. 8: 2178 (2007). 5. In-Su Baik, Sang Youn Jeon, Seung Hee Lee, Kyung Ah Park, Seok Ho Jeong, СТРУКТУРА ТА ЕЛЕКТРООПТИЧНИЙ ВІДГУК РІДКОГО КРИСТАЛУ 633 Kay Hyeok An, and Young Hee Lee, Appl. Phys. Lett., 87: 263110-1 (2005). 6. Chi-Yen Huang, Chao-Yuan Hu, Hung-Chih Pan, and Kuang-Yao Lo, Jpn. J. Appl. Phys., 44, No. 11: 8077 (2005). 7. Wei Lee, Chun Yu Wang, and Yu-Cheng Shih, Appl. Phys. Lett., 85, No. 4: 513 (2004). 8. N. Lebovka, T. Dadakova, L. Lysetskiy, O. Melezhyk, G. Puchkovska, T. Gavrilko, J. Baran, and M. Drozd (submitted to J. Mol. Struct.). 9. A. Melezhyk, Yu. Sementsov, and V. Yanchenko, Appl. Chem., 78: 938 (2005). 10. A. Glushchenko, H. Kresse, V. Reshetnyak, Yu. Reznikov, and O. Yaroshchuk, Liq. Cryst., 23, No. 2: 241 (1997). 11. A. Glushchenko and O. Yaroshchuk, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 330: 415 (1999). 12. M. O. Lisunova, Ye. P. Mamunya, N. I. Lebovka, and A. V. Melezhyk, European Polymer Journal, 43, No. 3: 949 (2007).

Структура та електрооптичний відгук рідкого кристалу з неґативною діелектричною анізотропією, допованого вуглецевими нанотрубками

Institution

Ähnliche Einträge