30 сентября 2021. Красноярские и московские ученые создали новую структуру в ЖК-технологии

Применяемые учеными вещества - холестерики - в отличие от обычных жидких кристаллов (нематиков) не имеют центральной симметрии. Как рассказали ученые, они формируют особую объемную структуру, напоминающую куб, спирально закрученный вдоль одной из сторон.

Холестерики намного сложнее привычных жидких кристаллов, применяемых в современной электронике, объяснили ученые. Ключевое их свойство, востребованное при производстве техники, это способность изменять шаг спирали или ее ориентацию в пространстве при определенном воздействии извне. Это позволяет холестерику, например, изменять свой цвет, подобно коже хамелеона.

Ученые  создали новый тип структуры холестерика с уникальным откликом на электрическое поле. Им удалось особым образом "собрать" отдельные молекулы в большую периодическую структуру, благодаря чему появилась возможность по-новому управлять свойствами материала.

"Сегодня используют системы на жидких кристаллах двух типов геометрии: тангенциальной, где молекулы ЖК лежат параллельно границе раздела материалов, и гомеотропной, при которой молекулы лежат перпендикулярно границе. В нашем холестерике молекулы наклонены под углом 50 градусов к границе раздела. Оказалось, это создает крайне интересную периодическую микроструктуру, которая, например, позволит использовать холестерик, как моментально настраиваемую дифракционную решетку", – рассказал старший научный сотрудник Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН , доцент кафедры общей физики СФУ Михаил Крахалев.

Полученные результаты, как считают авторы, помогут при разработке новых устройств с немеханическим управлением пучком света - проекционных дисплеев (например, для очков дополненной реальности), компактных спектрометров и лазеров с изменяемой структурой и свойствами.

"Мы получили образцы с большой одномерной периодической структурой и показали, что электрическим полем можно эффективно управлять ее ориентацией. Материал с такими свойствами поможет разработать дифракционные решетки, в которых контролируется не только интенсивность дифракционных максимумов, но и ориентация плоскости, в которой дифрагирует свет", - рассказал Михаил Крахалев.

Любые жидкие кристаллы чувствительны к электрическому полю и влиянию поверхностей, с которыми они находятся в контакте. По словам ученых, полученная ими периодическая структура демонстрирует разные типы отклика на электрическое поле в зависимости от величины приложенного напряжения.

При относительно большом электрическом напряжении (около 7 вольт) периодическая струкутра трансформируется в однородное нематическое состояние. Если после этого напряжение уменьшить до 1,1 Вольт и менее, то вновь "проявится" структура холестерика. Ориентация вновь этой новой структуры будет зависеть от величины напряжения роста, отметили ученые. В дальнейшем научный коллектив планирует увеличить угол поворота периодической структуры и уменьшить время ее отклика.

Источник: Сибирский федеральный университет