Магистерская диссертация на тему: «Исследование процесса наноструктурирования и временных характеристик жидких кристаллов с квантовыми точками» СПбГУ ИТМО, - презентация

1 Магистерская диссертация на тему: «Исследование процесса наноструктурирования и временных характеристик жидких кристаллов с квантовыми точками» СПбГУ ИТМО, факультет ФиОИ, кафедра ОФиСЕ Шурпо Наталия Александровна

2 2 Введение в проблематику: Исследуются нематические жидкие кристаллы (НЖК): Проблема исследования - большая инерционность НЖК. Время переключения молекул ЖК t = (t on + t off ) ~ 8 ÷ 16 мс, для толщины ЖК-слоя 10 ÷ 15 мкм. НЖК из класса цианобифенилов

3 3 Способы уменьшения времени переключения ЖК: 1.Традиционно-используемые методы (уменьшение толщины ЖК-слоя, изменение вязкости кристаллов, увеличение приложенного к ячейке напряжения и др.). 2.Сенсибилизация ЖК-среды нанообъектами: фуллеренами, нанотрубками, t ~ 1мс и менее. (ФГУП НПК «ГОИ им. С.И. Вавилова» «Фотофизика сред с нанообъектами»). Сенсибилизация ЖК-среды нанообъектами: квантовыми точками (данная работа).

4 4 Цель - расширение класса вводимых в нематическую жидкокристаллическую среду нанообъектов: использование квантовых точек, позволяющих решить проблему инерционности. Задача - исследовать процессы наноструктурирования НЖК-среды квантовыми точками и определить применимость данного типа нанообъектов для оптимизации временных характеристик нематических жидких кристаллов. Цель работы, постановка задачи:

5 5 1 – жидкий кристалл; 2 – ориентирующее покрытие; 3 – прозрачные проводящие электроды; 4 – стеклянные подложки; 5 – тефлоновые прокладки Экспериментальные образцы Конструкция ЖК - ячейки: Донорно-акцепторный комплекс: CdSe/ZnS, СЭ ~ 4,6 eVПолиимид 6 B Вводился в ЖК

6 6 Схема установки для исследования временных характеристик ЖК-систем: 1-He-Ne лазер, 2 - поляризатор, 3 - ЖК ячейка, 4 - анализатор, 5 – фотодиод, 6 – осциллограф, 7 – генератор импульсов Экспериментальные условия - интенсивность падающего света; - угол между осью поляризатора и начальной ориентацией молекул на подложке; - фазовая задержка.

7 7 Результаты измерения времени отклика Отклик ЖК - ячейки с КТ А = 22 В, sup = 7 мс, 1/T=10 Гц. Одно деление по оси x = 0,1 мс. d = 4 мкм, t on = 0,1 мс, t off = 0,3 мс. Отклик ЖК - ячейки с КТ А =10 В, sup = 7 мс, 1/T=10 Гц. Одно деление по оси x = 0,2 мс d= 4 мкм, t on =0,4 мс, t off = 1 мс.

8 8 Результаты измерения времени отклика Сравнительные осциллограммы чистого (слева) и сенсибилизированного фуллернсодержащим комплексом (справа) НЖК

9 9 Зависимость времени включения и выключения от амплитуды напряжения питания для ЖК с КТ и для чистой мезофазы ЖК с КТ Чистая ЖК-среда

10 10 Объяснение полученных результатов 1 1.Увеличивается путь переноса заряда; 2.Формируется больший дипольный момент; 3.Увеличивается локальная поляризуемость единицы объема среды и макрополяризация среды. 4. Уменьшается время отклика (поляризация пропорциональна 1/t) 1 Каманина Н.В. Фуллеренсодержащие диспергированные нематические жидкокристаллические структуры: динамические характеристики и процессы самоорганизации, УФН Т С

11 11 Заключение 1.Научная новизна: впервые при введении нанообъектов в НЖК-среду были применены комплексы трифениламин - квантовая точка. 2.Введение комплекса с КТ позволило эффективно оптимизировать быстродействие НЖК структуры за счет изменения пути переноса заряда и увеличения дипольной поляризуемости системы. 3.Актуальность: оптимизация динамических характеристик ЖК-дисплеев, переключателей-модуляторов света. N.A. Shurpo, N.V. Kamanina, S.V. Serov, A.V. Shmidt, H.L. Margaryan, Features of fullerenes and carbon nanotubes for nonlinear optics and display application, Diamond Related Materials, V.18, Issues 5-8, P , N.A. Shurpo., M.S. Vakshtein, N.V. Kamanina, Effect of CdSe/ZnS semiconductor Quantum dots on the dynamic properties of nematic liquid-crystalline medium, Technical Physics, V.36, No 4, pp , 2010 Шурпо Н.А., Вакштейн М.С., Каманина Н.В., Влияние полупроводниковых квантовых точек CdSe/ZnS на динамические свойства нематической жидкокристаллической среды, Письма в ЖТФ, т.36, вып.7, стр.54-59, Шурпо Н.А. УМНИК, Проект (8) «Создание жидкокристаллических аналогов дисплейных элементов при изучении процессов наноструктуривания ЖК-среды», г.

12 12 Автор дипломной работы выражает благодарность: д.ф-м.н. Н.В. Каманиной (научн.руковод.); к.ф-м.н. В.И. Студенову; с.н.с. П.Я. Васильеву; с.н.с. В.П. Савинову; к.хим.н. М.С. Вакштейну. Спасибо за внимание!