Диэлектрические и электрооптические свойства сегнетоэлектрических жидких кристаллов с субмикронным шагом спиральной структуры

Молькин, Вадим Евгеньевич

Диэлектрические и электрооптические свойства сегнетоэлектрических жидких кристаллов с субмикронным шагом спиральной структуры тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Молькин, Вадим Евгеньевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Диэлектрические и электрооптические свойства сегнетоэлектрических жидких кристаллов с субмикронным шагом спиральной структуры»

Автореферат диссертации на тему "Диэлектрические и электрооптические свойства сегнетоэлектрических жидких кристаллов с субмикронным шагом спиральной структуры"

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. П. Н. ЛЕБЕДЕВА РАН

УДК: 538.9 На правах рукописи

005004288

Молькин Вадим Евгеньевич

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ С СУБМИКРОННЫМ ШАГОМ СПИРАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

- 1 ДЕК 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА-2011 г

005004288

Работа выполнена в лаборатории оптоэлектронных процессов Физического

института им. П.Н.Лебедева Российской Академии Наук

Научный руководитель: Доктор физико-математических наук,

ведущий научный сотрудник Пожидаев Евгений Павлович

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук,

ведущий научный сотрудник Островский Борис Исаакович (Институт кристаллографии РАН)

Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Казначеев Анатолий Викторович (Институт элементоорганических соединений РАН)

Ведущая организация: Московский государственный университет

приборостроения и информатики, г.Москва

Защита состоится «» 20 г. в часов на заседании

Диссертационного совета Д002.023.03 Физического института им. П.Н.Лебедева

РАН по адресу:

119 991, Москва, Ленинский проспект 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Физического института им. П.Н.Лебедева РАН

Автореферат разослан « _» уаа^Э- 20 М г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 002.02 ^ доктор физико-математических наук, профессор

С.С. Шиканов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность выбранной темы проявляется в трёх аспектах. Во-первых, смектические жидкие кристаллы (СЖК) [1] представляют собой пространственно неоднородные электроуправляемые двулучепреломляющие среды, в которых существуют, по крайней мере, две самоорганизующиеся наноструктуры - смектический слой толщиной 3 - 4 нм и надмолекулярная периодическая структура с характерным размером пространственной неоднородности (шагом спирали р0), сравнимым с длиной волны света видимого диапазона [2, 3, 4, 5]. Кристаллооптика и электрооптическое поведение таких структур исследованы всё ещё слабо, поэтому их дальнейшее изучение продолжает оставаться фундаментальной научной проблемой.

Во-вторых, по прошествии 36 лет с момента открытия сегнетоэлектричества в жидких кристаллах изучение процесса раскрутки спиральной структуры смектиков в электрическом поле как полевого фазового перехода всё еще далеко от завершения. Проблема состоит, главным образом, в том, что известные теоретические модели [6, 7] предсказывают непрерывное увеличение шага спирали и макроскопической поляризации по мере увеличения внешнего электрического поля вплоть до критического поля Ес. В самой точке Е-Ее шаг спирали смектика, согласно теории, становится равным бесконечности, а поляризация испытывает резкий скачок до своего уровня насыщения, равному величине спонтанной поляризации. Экспериментально же указанные предсказания теории не подтверждаются [8, 9, 10]. Полевая зависимость статической диэлектрической восприимчивости при полевых фазовых переходах в ферриэлектрических и антисегнетоэлектрической фазах к моменту начала данной диссертационной работы вообще не была исследована ни экспериментально, ни теоретически.

В-третьих, сохраняется необходимость в дальнейшем развитии физико-химических основ материаловедения СЖК, в частности, путём исследования корреляций "структура - свойства". СЖК, быстродействие которых на 2-3 порядка выше, чем у нематических жидких кристаллов (НЖК), в принципе могли бы стать электрооптическими средами нового поколения для дисплеев и фотонных устройств. Тем не менее, электрооптическими средами современных жидкокристаллических дисплеев продолжают оставаться НЖК, так как некоторые параметры СЖК неприемлемы для практического применения в дисплеях. Проблема создания СЖК для дисплеев остаётся актуальной вот уже более 30 лет. Автор попытался внести свой вклад в решение этой проблемы,

разработав новые подходы к управлению величиной шага спирали СЖК, а также к созданию ферриэлектрических СЖК с широким интервалом рабочих температур.

Целью работы являлось исследование диэлектрических и электрооптических свойств смектических жидких кристаллов различного молекулярного строения, на этой основе разработка новых жидкокристаллических сегнетоэлектрических материалов и поиск новых электрооптических эффектов. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследований:

• разработка смектических С* и ферриэлектрических жидких кристаллов с шагом спирали, меньшим любой длины волны света видимого диапазона,

• экспериментальное исследование процессов деформации, раскрутки и разрушения спиральных структур смектиков С* в электрическом поле,

• исследования электрооптического поведения СЖК, шаг спирали которых много меньше любой длины волны света видимого диапазона.

В качестве объектов исследования использовались, главным образом, многокомпонентные смесевые СЖК, разработанные в отделе оптоэлектроники ФИАН при участии автора данной диссертационной работы.

Научная новизна исследований состоит в:

• обнаружении и экспериментальном исследовании полидоменной структуры, возникающей при разрушении спирали СЖК в электрическом поле, а также эффекта ахроматической электрооптической модуляции, обусловленного этой структурой,

• обнаружении и экспериментальном исследовании не чувствительного к знаку поля и безгистерезисного электрооптического отклика спиральных структур сегнетоэлектрических жидких кристаллов,

• доказательстве существенного влияния диполей, жёстко связанных с асимметрическими атомами углерода хирапьных молекул, на закручивающую способность этих молекул,

• доказательстве возможности возникновения ферриэлектрических фаз в смеси ахирального смектика С с немезогенной хиральной добавкой.

Практическая ценность работы заключается в:

• создании СЖК (смектических С* и ферриэлектрических) с шагом спирали и спектральным положением максимума полосы селективного отражения,

меньшими любой длины волны видимого диапазона света, термодинамически устойчивых в широком интервале температур, включая комнатную и более низкие температуры,

• разработке электрооптических модуляторов света, обеспечивающих формирование не чувствительной к знаку управляющего напряжения, непрерывной и безгистерезисной шкалы уровней пропускания света с частотой модуляции до 4 килогерц при управляющем напряжении менее 10 Вольт,

• разработке нового типа ахроматических бесполяроидных модуляторов полихроматического неполяризованного излучения.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Дипольные моменты, жёстко связанные с асимметрическими атомами углерода хиральных молекул СЖК, являются одним из факторов, существенно влияющих на закручивающую способность этих молекул.

2. Продольные диполи ахиральных компонентов смектических смесей являются одной из причин возникновения ферриэлектрических фаз в смесях ахиральных смектиков с хиральными добавками.

3. Раскрутка спиральной структуры СЖК во внешнем поле не является непрерывным процессом изменения шага спирали от начального значения до бесконечности, а идет через разрушение спирали и образование полидоменной структуры.

4. При деформации спиральной структуры СЖК в электрическом поле при определённых условиях может наблюдаться безгистерезисный в широком интервале изменения частоты поля, не чувствительный к знаку поля электрооптический отклик.

Апробация работы. Результаты, изложенные в данной работе, докладывались на 11-й международной конференции по сегнетоэлектрическим жидким кристаллам (Саппоро, Япония, 2007), 22-й международной конференции по жидким кристаллам (Джеджу, Корея, 2008), 10-й Европейской конференции по жидким кристаллам (Колмар, Франция, 2009), 12-й международной конференции по сегнетоэлектрическим жидким кристаллам (Сарагосса, Испания, 2009), 5-й Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры-2010» (Москва, 2010), Всероссийском научном семинаре "Оптика нано- и микроструктур" (Самара, 2010), 31-й Международной дисплейной конференции "ЕигосН5р1ау-2011" (Бордо, Франция, 2011).

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы. Объем диссертационной работы составляет 134 страницы машинописного текста и включает 94 иллюстрации, одну таблицу и список литературы из 80 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика работы: обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость результатов, перечислены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации материалов диссертации.

В первой главе представлен литературный обзор по теме диссертации. В разделе 1.1 приведена классификация полярных диэлектриков. Раздел 1.2 посвящен современной классификации жидкокристаллических материалов по типам упорядочения молекулярной упаковки. В разделе 1.3 описаны антисегнетоэлектрическая и ферриэлектрическая смектические жидкокристаллические фазы. Для многослоевых феррифаз введено понятое параметра порядка, связанного с двуосностью, кроме того, рассмотрены структуры и свойства р1ЬС-фазы. Раздел 1.4 посвящен молекулярным аспектам сегнетоэлектричества и электрооптики смектических жидких кристаллов. Описана проблематика управлением параметрами сегнетоэлектрических смесей, в частности, уменьшения величины шага спирали для создания ЖК смесей, способных к фазовой модуляции света за счёт деформации спиральной структуры. В разделе 1.5 приведены краткие сведения о фазовом переходе смектик А* - смектик С* и феноменологической теории жидкокристаллических сегнетоэлектриков. В разделе 1.6 описаны основные расхождения между теоретическими и экспериментальными исследованиями процесса раскрутки спирали во внешнем электрическом поле смектических ЖК. Раздел 1.7 посвящен электроуправляемому двулучепреломлению в смектических структурах, дано краткое описание БОТ и К-БЬаре эффектов и их основных особенностей. В разделе 1.8 сформулированы необходимые условия получения всех основных цветов электроуправляемого двулучепреломления (красного, зеленого и синего). В разделе 1.9 описан один из основных современных методов исследования ЖК

- диэлектрическая спектроскопия, показаны как достоинства, так и несовершенства данного метода исследования. В конце главы сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе приведены методы исследования жидкокристаллических сегнетоэлектриков, применявшихся автором при выполнении диссертационной работы. Описаны основные технологические приёмы сборки СЖК ячеек и методика контроля толщины зазора между стеклянными пластинами. Дана общая блок-схема экспериментальной установки, особенностью которой являлась возможность одновременной регистрации электрооптического отклика, тока переполяризации и интеграла от тока переполяризации. Описаны методики электрооптических и диэлектрических измерений. Определены условия, при которых достигалась статичность выполненных в данной работе диэлектрических измерений. В частности, показано, что для ЖК N8-1010 частотная зависимость восприимчивости обнаруживает две дисперсионных области, разделенных плато. Высокочастотная область дисперсии хорошо известна и является Голдстоуновской дисперсионной модой, асимптотически выходящей на уровень высокочастотной восприимчивости. Плато соответствует статической диэлектрической восприимчивости Голдстоуновской моды Хс [7]. В области низких частот дисперсия не выходит на статический уровень и не достигает постоянного значения даже при частоте 0.1 мГц. Причина такого поведения до сих пор остается не выясненной. Отдельный параграф посвящен определению критического поля раскрутки спирали смектических С*ЖК, показано, что экспериментально критическое поле с большой точностью можно определить из экстремумов диэлектрической восприимчивости и времени включения ЖК. Кроме того, исследование полевых зависимостей макроскопической поляризации и диэлектрической восприимчивости позволяет определить и тип сегнетоэлектрической упаковки смектической фазы при данной температуре, а именно:

• В сегнетоэлектрической С* фазе наблюдается один максимум диэлектрической восприимчивости, в малых полях поляризация Р пропорциональна напряженности поля Е, существует два статических уровня диэлектрической восприимчивости, соответствующих восприимчивостям недеформированной геликоидальной и пространственно-однородной структур.

• В антисегнетоэлектрической СА* фазе наблюдается один максимум диэлектрической восприимчивости, в малых полях поляризация Р равна нулю, существует два статических уровня диэлектрической восприимчивости, соответствующих восприимчивостям недеформированной геликоидальной и пространственно-однородной структур.

• В ферриэлектрических С/ фазах наблюдается два максимума диэлектрической восприимчивости, в малых полях и промежуточных поляризация Р пропорциональна напряженности поля Е, существует три статических уровня диэлектрической восприимчивости.

Третья глава посвящена разработке смектических жидких кристаллов с ультракоротким шагом спирали. Молекулярный дизайн новых хиральных соединений с высокой закручивающей способностью в данной работе отталкивается от описанного ранее симметричного диэфира терфенилдикарбоновой кислоты [11] (рис. 1 а), модификация которого заключалась в замене в гомологе группы СЯ3 при асимметрическом атоме углерода на группу СРг (рис. 1 б).

Из литературы известно [12], что дипольный момент CFз (~ 4 Дебая) на порядок превосходит дипольный момент СН3 (-0.3 Дебая). Таким образом, структуры (а) и (б) рисунка 1 различаются между собой, главным образом, по величине диполей, жёстко связанных с асимметрическими атомами углерода. Шаг спирали смеси, образованной смешением двухкомпонентной ахиральной смектической матрицей с хиральной добавкой, которая имела группу СЯ3, при концентрациях хирального компонента около 25% равен 400 нм. При дальнейшем увеличении концентрации шаг спирали уменьшается, однако такой состав смеси становится термодинамически неустойчивым. Шаг спирали смеси,

он Рисунок 1. / з

ч Структурные формулы

СбН1з хиральных структур -производных

лс

/ з терфинилдекарбоновой

V и кислоты.

образованной хиральной добавкой с группой СРЪ, становится равным 400 нм при концентрации добавки 17%, причем смесь остается термодинамически устойчивой и при больших её концентрациях. Эвтектика данной смеси наблюдается при концентрации добавки в 23% и получила обозначение СЖК-576. Сегнетоэлектрическая С* фаза существует в СЖК-576 во всём интервале температур +2°С + +63°С.

Шаг спирали СЖК-576 составляет около 200 нм при комнатной температуре, а при температуре ниже 35°С в УФ область спектра перемещается также и пик селективного отражения данной смеси (рис. 2), благодаря чему она является оптически прозрачной: селективное дифракционное отражение не наблюдается в видимой области спектра. Доказано, что поперечные диполи при асимметрических атомах углерода хиральных молекул являются одним из важных факторов, определяющих закручивающую способность хиральных молекул.

Рисунок 2. Зависимости пика селективного отражения /,ТП11Х и шага спирали р0

сегнетоэлектрической смеси СЖК-576 от температуры.

Т, °С

Изменение химического строения одного из компонентов ахиральной смектической матрицы, входящей в состав смеси СЖК-576 (рис. 3) приводит к появлению в смеси ферриэлектрической фазы. Расчёт, выполненный в программе рцеГ1у, показал, что если атом кислорода находится у пиримидинового кольца (СЖК-576А, рис. 3 б), то продольный дипольный момент компонента ахиральной матрицы (Ру= 2.05 Б) в два раза больше по сравнению со случаем, когда атом кислорода расположен у бензольного кольца (Ру= 1.11 Е), рис.3 а).

Таким образом, именно продольные диполи ахиральных компонентов смектических смесей являются одним из факторов, определяющих условия

возникновения смектических фаз с ферриэлектрическим поведением во внешнем электрическом поле.

Рисунок 3. Структурные формулы компонента смектической матрицы сегнетоэлектрического СЖК-576 (а) и ферриэлектрического СЖК-576А (б)

жидких кристаллов.

Температурный диапазон существования ферриэлектрической фазы в СЖК-576А, для которой характерно наличие двух экстремумов в зависимости диэлектрической восприимчивости от напряжения, является довольно широким: от+8°С до +52°С.

Выбор молекулярного строения многокомпонентных смесей позволяет управлять также и температурным интервалом существования фаз, обеспечивая, в частности, широкий температурный интервал существования антисегнетоэлектрической фазы. В рамках данной работы также был создан антисегнетоэлектрический ЖК АС-1 с широким температурным интервалом существования антисегнетоэлектрической фазы (от +19°С до +80°С).

В четвертой главе рассмотрено поведение спиральной структуры смектика С* во внешнем электрическом поле. На рисунке 4 представлены экспериментальная зависимость диэлектрической восприимчивости СЖК-576 (с/ = 51 цт,/= 1,5 Гц) и рассчитанное значение %(Е) по формуле

Теоретическая и экспериментальная кривые совпадают вплоть до 0.7е (£ = Е/Ес) с точностью не хуже ±10%, что говорит о том, что статическая модель безграничной спирали [6, 7, 13] действительно описывает поведение диэлектрической восприимчивости в области малых полей при деформации спирали. При значениях параметра в, близком к единице, теория совершенно не описывает эксперимент, причём наблюдаются не только огромное количественное, но и качественное расхождение между теорией и экспериментом (рис. 4).

о /_(Е/Е) - ехрептеп! -х(Е/Е ) - Шеогу

0.0 0.2 0.4 0.6

0.8 1.0 Е/Е

1.2

Рисунок 4. Сравнение экспериментальной и теоретической зависимостей диэлектрической восприимчивости СЖК-576.

Физическая причина указанного противоречия, как было установлено в ходе выполнения данной диссертационной работы, заключается в том, что при £ 1 спираль не раскручивается непрерывно, как предполагается в теоретической модели, а разрушается, что подтверждается микрофотографиями поверхности слоя СЖК в проходящем белом неполяризованном свете (рис. 5).

Скрутка спирали, то есть появление геликоида, при Е > Ес сопровождается возникновением горизонтальных двумерных структур (перпендикулярно натиранию ячейки) эффективного показателя преломления, размер которых порядка нескольких микрометров (рис. 5 а). Раскрутка спирали также не является непрерывной, возникают уже двумерные структуры эффективного показателя преломления с хорошо очерченными областями перехода (рис. 5 б). Размер таких границ - порядка десяти микрон.

а) ■■■■■■■■■ б) ■ Рисунок 5. Фотографии микроструктуры СЖК-576 при процессах скрутки (а) и раскрутки (б) спирали. Толщина ячейки 51цт. Направление натирания ориентанта - сверху вниз. Поляризаторы отсутствуют. Размер фотографий 1x0,7 мм. На вставке к фотографиям - характерный размер 100 ит.

В объеме жидкого кристалла наблюдается рассеяние: фон фотографии темнеет по сравнению с микрофотографией невозмущенной электрическим полем геликоидальной структуры, так как свет отклоняется от направления распространения, что связано, очевидно, с пространственной модуляцией эффективного показателя преломления. Двумерные периодические неоднородности, по-видимому, связаны с разрывом спирали и образованием полидоменной структуры, каждый домен которой характеризуется определенным направлением и величиной волнового вектора спирали. Таким образом, теряет свой смысл само понятие спиральной структуры СЖК и ее волнового вектора. На фотографии хорошо виден случайный характер возникающих пространственных неоднородностей пропускания.

Обнаружен новый электрооптический эффект электроуправляемой модуляции рассеяния света при разрушении спиральной структуры смектика С* в электрическом поле. На основе этого эффекта разработан новый тип ахроматических бесполяроидных модуляторов полихроматического неполяризованного излучения с характерным временем включения рассеивающего состояния 300 ця, временем выключения - около 100 (j.s.

В пятой главе рассмотрена электроуправляемая фазовая модуляция света в спиральных структурах СЖК. Для ячейки толщиной 125 цш на основе СЖК-576 была теоретически рассчитана и экспериментально измерена зависимость пропускания от приложенного поля. Обе зависимости обнаруживают хорошее соответствие, что свидетельствует о верной теоретической модели, построенной в работе [14].

Введено понятие коэффициента Керра спиральной структуры СЖК

п -Ап

"сжк - ~

Ло

3 1 „ _ sin2 20

1—sin20+-

2 1 — ~ sin2 О

soZg

. Р* ;

(2)

Для СЖК-576 истинный коэффициент Керра оказывается равным всжк =2*10 3 ед.СГСЕ, что на два порядка выше, чем у нитробензола (5 = 2.2 * 10"5 ед.СГСЕ).

Показано, что в БНР -эффекте существуют две отличных друг от друга электрооптические моды. Различие между ними обусловливается разной ориентацией плоскости поляризации света по отношению к направлению оси спирали и могут быть записаны в следующей форме:

/? = 0 или /? = я72 (3),

|/?|=|Да|=22.5° (4),

где Р - угол между поляризатором и осью геликоида. Если выполнено условие (3), а частота внешнего поля мала и находится в области статических значений диэлектрической дисперсии, то наблюдается весьма интересная электрооптическая мода, в которой пропускание Т и электрооптический отклик не будут зависеть от полярности управляющего напряжения (рис. 6 а), как и в классическом эффекте Керра. Наблюдается квазинематическая электрооптическая мода, время отклика в которой, однако, на два порядка быстрее, чем у нематиков: то„ = 80/« , хо!} =60/«. Причина безгистерезисности

отклика заключается в том, что структура кристалла в отсутствие напряжения между двумя импульсами возвращается в состояние недеформированной спирали, и реакция на каждый импульс начинается именно из этого состояния. При выполнении условий (4) отклик уже зависит от полярности управляющего напряжения (рис. 6 б), однако время отклика составляет порядка всего одной микросекунды.

а) б)

Рисунок 6. а) - пропускание ячейки 1.7 цш на основе СЖК-576 при управляющем напряжении в виде прямоугольных меандров со скважностью 1:1 на частотах 2 кГц и 500 Гц. б) - Фотография экрана осциллографа. Сверху - вид управляющего напряжения, амплитуда ± 15 В, частота 50 кГц. Снизу -электрооптический отклик при выполнении условия = ¡Да|. Толщина ячейки 3 цш, Т = 22°С. Х=0.628

н 0.8-I 0.6-

¡о 1

« 0.42 ■ Ч-»

£ 0.2-

О) □

0.01 ■. ■ , . , -8-6 4

Причина такой высокой скорости кроется в том, что работа кристалла в данной моде происходит в области диэлектрической дисперсии спиральной структуры и отклонение молекул от их состояния равновесия уменьшается при увеличении частоты поля, что приводит к уменьшению отклонения Аа главной оптической оси и, вследствие этого, стремлению к оптимальному значению Ла=22.5°, при котором, согласно (5) [2], пропускание максимально.

В шестой главе описаны диэлектрические и электрооптические свойства ферриэлектрических и антисегнетоэлектрических ЖК. На примере классического ЖК МНРВС [15] показано, что исследование статической диэлектрической восприимчивости позволяет не только определить тип сегнетоэлектрической упаковки жидкокристаллического состояния, но и определить температурные границы существования промежуточных фаз (рис. 7).

Данная методика построения фазовой диаграммы смектических ЖК была применена для исследования разработанной нами антисегнетоэлектрической смеси АС-1. В температурном интервале 84--91°С в АС-1 обнаружена фаза, полевая зависимость диэлектрической восприимчивости которой имеет три максимума, что свидетельствует о существовании ферриэлектрической фазы с параметром двуосности цт, отличным от 1/2 или 1/3. По-видимому, элементарная ячейка данной феррифазы должна состоять из пяти смектических слоев, дт =1/5 или дт =3/5.

(5).

70 п

Бт-С*

Рисунок 7. . зо Температурные

о о!

1Л

Ъ 40

501

зависимости диэлектрической

- 20 ••= восприимчивости .с геликоидальной структуры ХЬеПх И Ю подсистемы

а> .с

элементарных ячеек 3C.un.cell ЖИДКОГО

0450

60 Т1„с 70

1=«) о кристалла МНРВС.

80 а = 40 цт.

Показано, что ферриэлектрические ЖК обеспечивают более сильную фазовую модуляцию света в малых полях, чем смектические С* жидкие кристаллы.

В электрооптической ячейке на основе антисегнетоэлектрического жидкого кристалла АС-1, разработанного в ходе выполнения данной работы, экспериментально впервые были получены все три основных цвета двулучепреломл ения.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

а) рецензируемые журналы:

1. A.V. Emelyanenko, Е.Р. Pozhidaev, N.M. Shtykov, V.E. Molkin / Antiferroelectric and ferrielectric liquid crystal display: electrically controlled birefringence color switch as a new mode // Journal of the Society for Information Display. - 2008. - V. 16. - №8. - P. 811.

2. E.P. Pozhidaev, S.I. Torgova, V.E. Molkin, M.V. Minchenko, V.V. Vashchenko, A.I. Krivoshey, and A. Strigazzi. / New Chiral Dopant Possessing High Twisting Power. // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 509, 1042-1050, (2009).

3. E. Pozhidaev, F. С. M. Friere, C. A. R. Yednak, A. Strigazzi, S. Torgova, V. Molkin, M. Minchenko. Permittivity of Chiral Smectics in the Broad Range from 0.1 mHz to 50 kHz: / Discovery of Sub-mHz Dielectric Dispersion, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 546, Sp. Iss. SI, 186 - 194, (2011).

4. E. P. Pozhidaev, V. E. Molkin, V. G. Chigrinov. Smectic nanostructures with a typical size less than a visible light wavelength: physics and electro-optics, Photon. Letts, of Poland, 3 (1), 11-13, (2011).

б) сборники трудов конференций:

5. A.V. Emelyanenko, E.P. Pozhidaev, V.E. Molkin, N.M. Shtykov. Antiferroelectric Liquid Crystal Display: Electrically Controlled Birefringence Color Switch as a New Mode. Proc. of the 27th Intern. Display Research Conference (Moscow, September 2007), 195- 198 (2007).

6. A.V. Emelyanenko, E.P. Pozhidaev, V.E. Molkin, N.M. Shtykov. Theoretical approach to the Control of Antiferroelectric Smectic Phase Sequences by the Electric Field Application: Perspectives in LCD. Proc. of Taiwan-Russia Joint Symposium on Soft Materials: Physics, Chemistry and Applications (Taiwan, November 2007).

7. B.E. Молькин, Е.П. Пожидаев, В. А. Барбашев. Фазовые переходы в электрическом поле в жидкокристаллических смектических микро-и

наноструктурах: электрооптические проявления в светорассеянии, Сборник конкурсных докладов 8-й Всероссийской молодёжной Самарской конкурс-конференции научных работ по оптике и лазерной физике, Самара, 17-20 ноября 2010 г, с. 195 - 201, (2010).

8. Е. Pozhidaev, V. Chigrinov, V. Vashenko, M. Minchenko, A. Srivastava, V. Molkin, A. Krivoshey, S. Torgova and H. S. Kwok. High frequency low voltage shock-free ferroelectric liquid crystal: a new electro-optical mode with electrically suppressed helix, Proc. of 31-th International Display Research Conference EuroDisplay 2011, Bordeaux-Arcachon, France, September 19-22 (2011).

в) тезисы докладов

9. A.V. Emelyanenko, E.P. Pozhidaev, V.E. Molkin, N.M. Shtykov / Electrically controlled birefringence as a new possible mode for the antiferroelectric liquid crystal display // Тезисы докладов 9-й Европейской конференции по жидким кристаллам, Лиссабон, Португалия, 2-6 июля 2007, IL1.

10. A.V. Emelyanenko, E.P. Pozhidaev, V.E. Molkin, N.M. Shtykov / Novel wide-temperature ferrielectric materials: electrically controlled birefringent color switch as a new way of application // Тезисы докладов 11-й Международной конференции по сегнетоэлектрическим жидким кристаллам, Саппоро, Япония, 3-8 сентября 2007, 0-34.

11.A.V. Emelyanenko, E.P. Pozhidaev, V.E. Molkin, N.M. Shtykov / Antiferroelectric liquid crystal display: electrically controlled birefringent color switch as a new mode // Тезисы докладов 11-й Международной конференции «Евродисплей-2007», Москва, 17-20 сентября 2007.

12. A.V. Emelyanenko, E.P. Pozhidaev, V.E. Molkin, N.M. Shtykov / Theoretical approach to the control of antiferroelectric smectic phase sequences by the electric field application: perspectives in LCD // Тезисы докладов совместного российско-тайваньского научного симпозиума, Синчжу, Тайвань, 11-16 ноября 2007.

13. A.V. Emelyanenko, E.P. Pozhidaev, V.E. Molkin, V.Yu. Rudyak, K.A. Pimenov, N.M. Shtykov / Electrically controlled antiferroelectric and ferrielectric materials // Тезисы докладов 22-й Международной конференции по жидким кристаллам, Чеджу, Корея, 29 июня - 4 июля 2008, РНА 1025.

14. E.P. Pozhidaev, V.G. Chigrinov, A.V. Emelyanenko, V.V. Vashchenko, V.E. Molkin, M. V. Minchenko, A.A. Krivosey, V.Yu. Rudyak. / Broad temperature range and extremely short helix pitch ferrielectric liquid crystals: material science,

physics and applications. // Abstract book of 12th International Conference on Ferroelectric Liquid Crystals (Saragossa, Spain, 31th August - 4th September 2009), D_09, (2009).

15. B.E. Молькин, Е.П. Пожидаев, B.A. Барбашев. Фазовые переходы в электрическом поле в жидкокристаллических смектических наноструктурах: электрооптические проявления. Всероссийский научный семинар "Оптика нано-имикроструктур", Самара, 17-19 ноября 2010 г, Программа, с. 8.

Список цитируемой литературы:

1. R. В. Meyer, L. Libert, L. Strzelecki, P. Keller. Ferroelectric Liquid Crystals, -J. De Phys. Lett., v. 36, p. L-69 - L-71, (1975).

2. JI. А. Береснев, JI. M. Блинов, Д. И. Дергачёв, С. Б. Кондратьев. Электрооптический эффект в сегнетоэлектрическом жидком кристалле с малым шагом геликоида и высокой величиной спонтанной поляризации, Письма в ЖЭТФ, 46, вып.8, 28-330, (1987).

3. L. A. Beresnev, V. G. Chigrinov, D. I. Dergachev, E. P. Pozhidaev, J. Funfshilling, M. Shadt. Deformed helix ferroelectric liquid crystal display - a new electrooptic mode in ferroelectric smectic C* liquid crystals, Liquid Crystals, 5, N°4, 1171-1177,(1989).

4. G. Scherowsky, B. Michalski and C. Junghans, Ferroelectric liquid crystals containing a chiral b-lactam unit, J. Mater. Chem., 5, 2125 - 2130, (1995).

5. E. P. Pozhidaev, S. A. Pikin, D. Ganzke, S. A. Shevtchenko, W. Haase. High frequency and high voltage mode of deformed helix ferroelectric liquid crystals in a broad temperature range. Ferroelectrics, 246, 235-245 (2000).

6. С. А. Пикин. Структурные превращения в жидких кристаллах. - М„ Наука, 1981.

7. В. Urbane, В. Zeks, and Т. Carlsson, Nonlinear effects in the dielectric response of ferroelectric liquid crystals, Ferroelectrics, Vol. 113,219-230 (1991).

8. D. S. Parmar, К. K. Raina, J. Shankar. Effect of electric fields on the helical pitch in chiral smectic C* liquid crystals, Mol. Cryst. Liq. Cryst, 103,77-98, (1983).

9. В. Г. Чигринов, В. А. Байкалов, E. П. Пожидаев, JI. M. Блинов, JI. А. Береснев, А. И. Аллагулов. Флексоэлектрическая поляризация сегнетоэлектрического смектического С* жидкого кристалла, ЖЭТФ, 88, вып. 6, 2015-2024, (1985).

10. W. Haase, D. Ganzke, Е. P. Pozhidaev. Non-display applications of ferroelectric liquid crystals. Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 599,15-26 (1999).

11. М. V. Loseva, N. I. Chernova, A. Z. Rabinovich, E. P. Pozhidaev, J. S. Narkevich, O. S. Petrachevich, E. M. Kazachkov, N. I. Korotkova, M. Shadt, R. Bucheker. Structure of optically active compounds and ferroelectric properties of liquid crystals, Ferroelectrics, 114, 357-377, (1991).

12. Минкин В.И., Осипов О.А., Жданов Ю.А., Дипольные моменты в органической химии, Ленинград, "Химия", 1968г.

13. Б. И. Островский, С. А. Пикин, В. Г. Чигринов. Флексоэлектрический эффект и поляризационные свойства хирального смектического С* жидкого кристалла, ЖЭТФ, т. 77, вып. 10, с. 1615-1625, (1979).

14. Е. Pozhidaev, S. Torgova, М. Minchenko, С. A. R. Yednak, A. Strigazzi, and Е. Miraldi. Phase modulation and ellipticity of the light transmitted through a smectic C* layer with short helix pitch, Liquid Crystals, 37: 8,1067 — 1081, (2010).

15. T. Isozaki, K. Hiraoka, Y. Takanishi, H. Takezoe, A. Fukuda, Y. Suzuki, and I. Kawamura, Liq. Cryst. 12, 59, (1992).

Подписано в печать 09.11.2011 г. Формат 60x84/16. Заказ №84. Тираж 50 экз. П.л 1.25. Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 499 783 3640

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Молькин, Вадим Евгеньевич

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

§1.1. Классификация полярных диэлектриков.

§ 1.2. Современная классификация жидких кристаллов.

§ 1.3. Антисегнетоэлектрики и промежуточные ферриэлектрические смектические фазы.

§ 1.4. Молекулярные аспекты сегнетоэлектричества и электрооптики смектических жидких кристаллов.

§ 1.5. Фазовый переход смектик А* - смектик С* и феноменологическая теория жидкокристаллических сегнетоэлектриков.

§ 1.6. Раскрутка спирали смектика во внешнем электрическом поле.

§ 1.7. Электроуправляемое двулучепреломление в смектических структурах.

§ 1.8. Цвета электроуправляемого двулучепреломления.

§ 1.9. Диэлектрическая спектроскопия смектиков.

Введение диссертация по физике, на тему "Диэлектрические и электрооптические свойства сегнетоэлектрических жидких кристаллов с субмикронным шагом спиральной структуры"

Данная работа посвящена исследованию сегнетоэлектрических смектических жидких кристаллов (СЖК) [1].

Актуальность выбранной темы проявляется в трёх аспектах. Во-первых, С*ЖК представляют собой пространственно неоднородные электроуправляемые двулучепреломляющие среды, в которых существуют, по крайней мере, две самоорганизующиеся наноструктуры - смектический слой толщиной 3 - 4 нм и надмолекулярная периодическая структура с характерным размером пространственной неоднородности (шагом спирали р0), сравнимым с длиной волны света видимого диапазона [2, 3, 4, 5]. Кристаллооптика и электрооптическое поведение таких структур исследованы всё ещё слабо, поэтому их дальнейшее изучение продолжает оставаться1 фундаментальной научной проблемой.

Во-вторых, по прошествии 36 лет с момента открытия сегнетоэлектричества в жидких кристаллах изучение процесса раскрутки спиральной структуры смектиков в электрическом поле как полевого фазового перехода всё еще далеко от завершения. Проблема состоит, главным образом, в том, что известные теоретические модели [6, 7] предсказывают непрерывное увеличение шага спирали и макроскопической поляризации по мере увеличения * внешнего электрического поля вплоть до критического поля Ес. В самой точке Е = Ес шаг спирали смектика, согласно теории, становится равным бесконечности, а поляризация испытывает резкий скачок до своего уровня насыщения, равному величине спонтанной поляризации. В экспериментах же не наблюдается выхода поляризации на насыщение при критическом поле раскрутки спирали [8, 9, 10]. Полевая зависимость статической диэлектрической восприимчивости при полевых фазовых переходах в ферриэлектрических и антисегнетоэлектрической фазах к моменту начала данной диссертационной работы вообще не была исследована ни экспериментально, ни теоретически.

В-третьих, сохраняется необходимость в дальнейшем развитии физико-химических основ материаловедения СЖК, в частности, путём исследования корреляций "структура - свойства". СЖК, быстродействие которых на 2-3 порядка выше, чем у нематических жидких кристаллов (НЖК), в принципе могли бы стать электрооптическими средами нового поколения для дисплеев и фотонных устройств. Тем не менее, электрооптическими средами современных жидкокристаллических дисплеев продолжают оставаться НЖК, так как некоторые параметры СЖК неприемлемы для практического применения в энергосберегающих дисплеях без матрицы цветных фильтров, работающих по идеологии последовательного чередования цветов' (Field Sequential Color). Проблема создания СЖК для дисплеев остаётся актуальной вот уже более 30 лет. Автор предлагает свой вклад в решение этой проблемы, разработав новые, подходы к управлению величиной шага спирали СЖК, а также к созданию ферриэлектрических.СЖК с широким интервалом рабочих температур.

Целью работы являлось исследование диэлектрических и электрооптических свойств смектических жидких кристаллов, различного молекулярного строения, на этой основе разработка новых жидкокристаллических сегнетоэлектрических материалов и поиск новых электрооптических эффектов. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследований:

• разработка смектических С* и ферриэлектрических жидких кристаллов с шагом спирали, меньшим длины волны света видимого диапазона,

• исследования электрооптического поведения С* СЖК, шаг спирали которых много меньше длины волны света видимого диапазона.

В качестве объектов исследования использовались, главным образом, многокомпонентные смесевые С* СЖК, разработанные в отделе оптоэлектроники ФИАН при участии автора данной диссертационной работы.

Научная новизна исследований состоит в:

• доказательстве существенного влияния диполей, жёстко связанных с асимметрическими атомами углерода хиральных молекул, на закручивающую способность этих молекул,

Практическая ценность работы заключается в

• создании СЖК (смектических С* и ферриэлектрических) с шагом спирали и спектральным положением максимума полосы селективного отражения, меньшими любой длины волны видимого диапазона света, термодинамически устойчивых в широком интервале температур, включая комнатную и более низкие температуры,

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Экспериментально показано, что поперечные диполи при асимметрических атомах углерода, находящихся в концевых алифатических хиральных фрагментах молекул, являются одним из существенных факторов, определяющих закручивающую способность хиральных молекул.

2. Экспериментально показано, что продольные диполи ахиральных компонентов смектических смесей являются одной из причин возникновения ферриэлектрических фаз в хиральных смектических жидких кристаллах.

3. Процесс раскрутки спиральной структуры С*ЖК с субмикронным шагом спиральной структуры во внешнем поле не является непрерывным процессом изменения шага спирали от начального значения до бесконечности, а идет через разрушение спирали и образование полидоменной структуры.

4. При деформации спиральной структуры СЖК в электрическом поле при определённых геометрии, форме и частоте управляющего напряжения может наблюдаться безгистерезисный в широком интервале изменения частоты поля, не чувствительный к знаку поля электрооптический отклик.

10-й Европейской конференции по жидким кристаллам (Колмар, Франция,

2009), 12-й международной конференции по сегнетоэлектрическим жидким кристаллам (Сарагосса, Испания, 2009), 5-й Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры-2010» (Москва, 2010) и Всероссийском научном семинаре "Оптика нано- и микроструктур" (Самара, 2010), 31-й 8

Международной дисплейной конференции "ЕигосИ8р1ау-2011" (Бордо, Франция, 2011).

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит и введения, шести глав, заключения, списка литературы. Объем диссертационной работы составляет 134 страниц машинописного текста и включает 94 иллюстрации, одну таблицу и список литературы из 80 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели исследования и основные задачи, приведены выносимые на защиту научные положения и показана научная новизна.

В первой главе представлен литературный обзор данных, имеющих отношение к проблематике данной работы.

Во второй главе описаны методики эксперимента, использованные в работе.

В третьей главе описана разработка С* смектических жидких кристаллов с ультракоротким шагом спирали, приведены структурные формулы исследуемых смектических смесей.

В четвертой главе исследовано поведение спиральной структуры смектика С* во внешнем электрическом поле.

В пятой главе описана электроуправляемая фазовая модуляция света в спиральных структурах и рассмотрены две основные электрооптические моды в БОТ-эффекте.

В шестой главе описана методика построения фазовых портретов промежуточных ферриэлектрических фаз смектических жидких кристаллов на основе температурно-полевых зависимостей макроскопической поляризации, рассмотрены особенности диэлектрических и электрооптических свойств ферриэлектрических и антисегнетоэлектрических жк.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ перечислены основные результаты работы.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Основные результаты работы.

• Экспериментально показано, что поперечные диполи при асимметрических атомах углерода, находящихся в концевых алифатических хиральных фрагментах молекул, являются одним из существенных факторов, определяющих закручивающую способность хиральных молекул.

• Экспериментально показано, что продольные диполи ахиральных компонентов смектических смесей являются одной из причин возникновения ферриэлектрических фаз в хиральных смектических жидких кристаллах.

• Процесс раскрутки спиральной структуры С*ЖК с субмикронным шагом спиральной структуры во внешнем поле не является непрерывным процессом изменения шага спирали от начального значения до бесконечности, а идет через разрушение спирали и образование полидоменной структуры.

• Обнаружен и исследован новый режим электрооптической модуляции в слабо деформированной электрическим полем спиральной структуре сегнетоэлектрических ЖК, в котором пропускание света характеризуется отсутствием гистерезиса и не зависит от полярности управляющего напряжения, как и в электрооптических ячейках на основе нематических ЖК, но время отклика на два порядка меньше, чем у нематиков.

• Обнаружен новый электрооптический эффект электроуправляемой модуляции рассеяния света при разрушении спиральной структуры смектика С* в электрическом поле.

Выражаю глубокую благодарность своему научному руководителю и соавтору д.ф.-м.н. Е.П. Пожидаеву за многочисленные ценные обсуждения и указания на протяжении выполнения всей работы.

Глубоко признателен д.ф.-м.н. А.В. Емельяненко за неоценимую помощь в теоретических расчетах фазового состояния ферриэлектрических ЖК и многочисленные полезные консультации.

Приношу свою искреннею благодарность к.х.н. С.И. Торговой и сотрудникам Харьковского НИИ монокристаллов к.х.н. В.В. Ващенко и к.х.н. А.И. Кривошею за синтез новых хиральных структур, использованных в данной работе для создании СЖК с ультракоротким шагом спирали.

Выражаю благодарность М.В. Минченко за ценные советы и помощь при проведении экспериментальных измерений.

Выражаю благодарность сотрудникам отдела оптоэлектроники ОКРФ ФИАН в лице ее заведующего И.Н. Компанца и ведущего научного сотрудника А.Л. Андреева за внимание к моей работе.

Отдельную благодарность приношу студенту физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова В.А. Барбашову за помощь в исследовании светорассеяния.

Заключение.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Молькин, Вадим Евгеньевич, Москва

1. R. В. Meyer, L. Libert, L. Strzelecki, P. Keller. Ferroelectric Liquid Crystals, —J. De Phys. Lett., v. 36, p. L-69 L-71, (1975).

3. G. Scherowsky, B. Michalski and C. Junghans, Ferroelectric liquid crystals containing a chiral b-lactam unit, J. Mater. Chern., 5, 2125 2130, (1995).

4. E. P. Pozhidaev, S. A. Pikin, D. Ganzke, S. A. Shevtchenko, W. Haase. High frequency and high voltage mode of deformed helix ferroelectric liquid crystals in a broad temperature range. Ferroelectrics, 246, 235-245 (2000).

5. С. А. Пикин. Структурные превращения в жидких кристаллах. — М, Наука, 1981.

6. В. Urbane, В. Zeks, and Т. Carlsson, Nonlinear effects in the dielectric response of ferroelectric liquid crystals, Ferroelectrics, Vol. 113, 219-230 (1991).

7. D. S. Parmar, К. K. Raina, J. Shankar. Effect of electric fields on the helical pitch in chiral smectic C* liquid crystals, Mol. Cryst. Liq. Cryst, 103, 77-98, (1983).

8. В. Г. Чигринов, В. А. Байкалов, E. П. Пожидаев, Л. М. Блинов, Л. А. Береснев, А. И. Аллагулов. Флексоэлектрическая поляризация сегнетоэлектрического смектического С* жидкого кристалла, ЖЭТФ, 88, вып. 6, 2015-2024, (1985).

9. W. Haase, D. Ganzke, E. P. Pozhidaev. Non-display applications of ferroelectric liquid crystals. Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 599, 15-26 (1999).

10. JI. Д. Ландау, E. M. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред,, М., Наука, (1993).

11. Р. Блинц, Б. Жекш. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. М, Мир, 1975.

12. S. Т. Lagerwall. Ferroelectric and Antiferroelectric Liquid Crystals,pp.241-257, WILEY-VCH Verlag GmbH, Germany, (1999).

13. Б. И. Островский, A. 3. Рабинович, А. С. Сонин, Б. А. Струков. Диэлектрические свойства геликоидального смектического жидкого кристалла,-ЖЭТФ, 74, с. 1748-1759, (1978).

14. Де Жен П. Физика жидких кристаллов, М, Мир, (1977).

15. D. Demus, J. Goodby, G. W. Gray, H.-W. Spiess, V. Vill. Handbook of Liquid Crystals, vol. 2B, Wiley-VCH, (1998).

16. S. A. Pikin. Structural transformations in liquid crystals, New York, NY: Gordon &Breach, (1991).

17. P. G. De Gennes. Some remarks on, the polymorphism of smectics.- Mol. Cryst. Liq. Cryst., v. 21, p. 49-54, (1973).

18. P. G. De Gennes. Sur la transition smectique A — smectique С, C. R. Acad. Sci. Paris, 274, serie B, 758-760, (1972).

19. P. S. Pershan. Structures of liquid crystal phases, World Scientific Publishing, Singapore, (1988).

20. E. B. Loginov, Z. X. Fan, W. Haase. Landau approach for the phase transition in ordered loquid crystals. Part 1. Hexatic phases, Mol. Mat., 5, 123-142, (1995).

21. W. H. de Jeu, В. I. Ostrovskii, A. N. Shalaginov. Structure and fluctuations of smectic membranes. Rev. Of Mod. Phys., Vol. 75, 181-235, (2003).

22. L. A. Beresnev, L. M. Blinov, V. A. Baikalov, E. P. Pozhidaev, A. I.

23. Pavluchenko, G. V. Purvanetskas. Ferroelectricity in tilted smectics dopedwith optically active additives, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 89, 327- 338, (1982).128

24. A.M.Levelut, C.Germain, P.Keller, L.Lebert, J.Billard. J.Phiisique 44, 623, (1983).

25. A. D. L.Chandani, E. Gorecka, Y. Ouchi, H. Takezoe and A. Fukuda. Antiferroelectric Chiral Smectic Phases Responsible for the Tristable Switching in MHPOBC, Jpn. J. Appl. Phys, Part 2 28, LI265 (1989).

26. T. Isozaki, K. Hiraoka, Y. Takanishi, H. Takezoe, A. Fukuda, Y. Suzuki, and I. Kawamura, Liq. Cryst. 12, 59 (1992). T. Isozaki, T. Fujikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, T. Hagiwara, Y. Suzuki, and I. Kawamura, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2 31, L1435 (1992).

27. Yu. P. Panarin, O. Kalinovskaya, and J. K. Vij, Observation and nvestigation of the ferrielectric subphase with high qT parameter, Phys. Rev. E, Vol. 55, Num. 4, 4345-4353 (1997).

28. S. Jaradat, P. D. Brimicombe, M. A. Osipov, R. Pindak, and H. F. Gleeson, A field-induced ferrielectric liquid crystal phase, App. Phys. Lett., 98, (2011).

29. N. M. Shtykov, J. K. Vij, R. A. Lewis, M. Hird, and J. W. Goodby, Field-induced phase transitions in an antiferroelectric liquid crystal using the pyroelectric effect, Phys. Rev. E, Vol. 62, Num. 2, 2279-2287 (2000).

30. Б. И. Островский. Исследование фазовых переходов и дипольного упорядочения в смектических жидких кристаллах, Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук, Москва, (1980).

31. S. Rozanski. Determination of pitch in chiral smectic C* DOBABMC,

32. Phys. Stat. Sol. (A), 79, 309-319, (1983).

33. М. В. Лосева, Е. П. Пожидаев, А. 3. Рабинович, Н. И. Чернова, А. В. Иващенко. Сегнетоэлектрические жидкие кристаллы, ВИНИТИ, итоги науки и техники, серия " Физическая химия", том 3, Москва, (1990).

34. W. Haase, D. Ganzke, E. P. Pozhidaev. Non-display applications of ferroelectric liquid crystals. Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 599, 15-26 (1999).

35. K. Iton, Y. Takanishi, J. Yokoyama, K. Ishikawa, H. Takezoe, A. Fukuda. Helicoid-stabilized tristable switching in FLC mixtures with ultrashort pitch, J JAP, v. 36, part 2, No 6B, pp. L784-787, (1997).

36. E. B. Priestley. Introduction to liquid crystals, New York, Plenum, p. 203, (1974).

37. JI. А. Береснев, Л. M. Блинов, В. А. Байкалов, Е. П. Пожидаев, Г. В. Пурванецкас. Первый негеликоидальный сегнетоэлектрический жидкий кристалл, Письма вЖЭТФ, 33, вып. 10, 553-557, (1981).

38. М. Glogarova, J. Pavel. The effect of biasing electric field on the soft mode in the vicinity of the ferroelectric phase transition in liquid crystals, Liquid Crystals, 6, N3, 325-332, (1989).

39. S. A. Pikin, V. L. Indenbom. Piezo effect and ferroelectric phenomena in smectic liquid crystals, Ferroelectrics, 20, 151-153, (1978).

40. Б. И. Островский, С. А. Пикин, В. Г. Чигринов. Флексоэлектрический эффект и поляризационные свойства хирального смектического С* жидкого кристалла, ЖЭТФ, т. 77, вып. 10, с. 1615-1625, (1979).

41. С. П. Палто. О механизмах вариации шага спирали в тонких холестерических слоях, ограниченных двумя поверхностями, ЖЭТФ, том 121, вып. 2, 308-319 (2002).

42. S. P. Palto and М. I. Barnik. Bistable Switching in Chiral Nematic Liquid Crystal Layers with a 27i-Twist Ground State, Journal of Experimental and Theoretical Physics, Vol. 100, No. 1, 199-207 (2004).

43. S. P. Palto and M. I. Barnik, Bistable Switching in Dual-Frequency Liquid Crystals, Journal of Experimental and Theoretical Physics, Vol. 102, No. 6, 998-1007 (2006).

44. L. M. Blinov, and S. P. Paltob. Cholesteric helix: topological problem, photonics and electro-optics, Liquid Ciystals, iFirst, 1-11 (2009).

45. С. П. Палто, M. И. Барник, JI. M. Блинов, Б. А. Уманский, Н. М. Штыков. Быстрая ангармоническая мода в электрооптическом переключении жидкокристаллических структур на основе хиральных нематиков, ЖЭТФ, том 138, вып. 3(9), 54-56 (2010).

46. S. Garoff, R. В. Meyer. Electroclinic effect at the A-C phase change in a chiral smectic liquid crystal, Phys. Rev. Lett., 38, N 15, 848-851, (1977).

47. S. Garoff, R. B. Meyer. Electroclinic effect at the A-C phase change in a chiral smectic liquid crystal, Phys. Rev. A, 19, №l, 338-347, (1979).

48. G. Andersson, I. Dahl, P. Keller, W. Kuczynsky, S. T. Lagerwall, K. Skarp, B. Stebler. Submicrosecond electro-optic switching in the liquid crystal amectic A phase: The soft mode ferroelectric effect, Appl. Phys. Lett., 51, N°9, 840-842, (1987).

49. Abdulhalim, G. Moddel. Switching behaviour and electro-optic response due to the soft mode ferroelectric effect in chiral smectic A liquid crystals,1.quid crystals, 9, N°4, 493-518, (1991).

50. B. I. Ostrovski, A. Z. Rabinovich, V. G. Chigrinov. Advances in Liquid Crystals Research and Applications. Edit by L. Bata. Budapest, Pergamon Press: Akademie Kiado, 469-473, (1980).

51. E. Pozhidaev, S. Torgova, M. Minchenko, C. A. R. Yednak, A. Strigazzi, and E. Miraldi. Phase modulation and ellipticity of the light transmitted through a smectic C* layer with short helix pitch, Liquid Crystals, 37: 8, 1067—1081,(2010).

52. A. D. Kiselev, E. P. Pozhidaev, V. G. Chigrinov, and H.-S. Kwok. Polarization-gratings approach to deformed-helix ferroelectric liquid crystals with subwavelength pitch, Phys. Rev. E 83, 031703 (2011).

53. S. Inui, N. Iimura, T. Suzuki, H. Iwane, K. Miyachi, Y. Takanishi, and A. Fukuda. Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to displays, J. Mater. Chem., 6, 671-675, (1996).

54. A. Chandani, Y. Cui, S. S. Seomun, Y. Takanishi, K. Ishikawa, H. Takezoe, and A. Fukuda, Effect of alignment layer on V-shaped switching in a chiral smectic liquid crystal, Liq. Cryst. 26, 151 (1999).

55. M. Takeuchi, K. Chao, T. Ando, T. Matsumoto, A. Fukuda, and M. Yamashita, V-shaped switching due to frustoelectricity in antiferroelectric liquid crystals, Ferroelectrics 246, (2000).

56. H. Takezoe and Y. Takanishi, in Chirality in Liquid Crystals, edited by H.-S. Kitzerow and C. Bahr, Springer, Berlin, (2001).

57. N. A. Clark, D. Coleman, and J. E. Maclennan, Electrostatics And The Electro-Optic Behavior Of Chiral Smectics C: 'Blick' Polarization Screening Of Applied Voltage And 'V-shaped' Switching, Liq. Cryst. 27, 985 (2000).

58. P. Rudquist, D. Kruerke, S. T. Lagerwall, J. E. Maclennan, N. A. Clark, and D. M. Walba, The Hysteretic Behavior Of 'V-shaped Switching' Smectic Materials, Ferroelectrics 246, 21 (2000).

59. N. J. Mottram and S. J. Elston, Theoretical investigation into the effects of polar anchoring in antiferroelectric liquid crystal cells, Phys. Rev. E 62, 6787 (2000).

60. M. Copic, J. E. Maclennan, and N. Clark, Structure and dynamics of ferroelectric liquid crystal cells exhibiting thresholdless switching, Phys. Rev. E 65, 021708 (2002).

61. E. P. Pozhidaev, Yu. P. Panarin, M. Is. Barnik, Achromatic bistable FLC light modulator, Journal of the Sosiety for information Display, 32, N°4, 393-394, (1991).

62. S. I. Kompanets, E. P. Pozhidaev. Electrically controlled birefringence of deformed helix ferroelectric liquid crystals, Ferroelectrics, 214, 93 110, (1998).

63. G. Hegde, P. Xu, E. Pozhidaev, V. Chigrinov, and H. S. Kwok, Electrically controlled birefringence colours in deformed helix ferroelectric liquid crystals, Liquid Crystals, 35:9, 1137 — 1144, (2008).

64. W. Haase, S. Wrobel, Relaxation phenomena, Springer (2003).

65. C. B. Sowyer, C. H. Tower. Rochelle salt as a dielectric, Phys. Rev., 55, 269273-, (1930).

66. V. M. Vaksman, Yu. P. Panarin. Measurement of ferroelectric liquid crystal parameters, Mol. Mat., 1, 147-154, (1992).

67. E. P. Pozhidaev, A. L. Andreev, I. N. Kompanets, Surface and volume Instability in ferroelectric liquid crystals, SPIE, 2731,100-106, (1995).

68. Л. А. Кутуля, А. И. Кривошей, H. С. Пивненко, H. И. Школьникова. Влияние конформаций молекул на, мезоморфизм и закручивающие свойства в мезофазах производных хиральных циклогексанонов, Журнал структурной химии, Том 45, №3, стр. 419 — 429 (2004).

69. А. Ю. Бобровский, Многофункциональные ф'отохромные жидкокристаллические полимерные системы, Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора химических наук, Москва (2010).

70. Е. P. Pozhidaev, S. I. Torgova, V. М. Molkin, М. V. Minchenko, V. V. Vashchenko, A. I. Krivoshey, and A. Strigazzi. New Chiral Dopant Possessing, High Twisting* Power. Mol. Cryst. Liq. Cryst., 509, 1042-1050, (2009).

71. Минкин В.И., Осипов O.A., Жданов Ю.А., Дипольные моменты в органической химии, Ленинград, "Химия", 1968г.

72. Kuczynski, W. and Stegemeyer, Н., Ferroelectric properties of smectic С liquid crystals with induced helical structure, Chem. Phys. Lett., 70, 123 (1980).

73. JI. M. Блинов. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. М., Наука, 1978.

74. Yu. P. Panarin, Е. P. Pozhidaev, V. G. Chigrinov. Dynamics of controlled birefringence in an electric field deformed helical structure of ferroelectric liquid crystals, Ferroelectrics, 114, 181-186, (1991).