Структура и физические свойства пористых пленок, заполненных нематическим жидким кристаллом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

4845225

Семеренко Денис Алексеевич

СТРУКТУРА И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ПЛЁНОК, ЗАПОЛНЕННЫХ НЕМАТИЧЕСКИМ ЖИДКИМ КРИСТАЛЛОМ

01.04.07- Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Москва 2011

1 2 МАЙ 2011

4845225

Работа выполнена в Проблемной лаборатории молекулярной акустики Московского государственного университета приборостроения и информатики

Научный руководитель: Шмелёва Дина Владимировна, кандидат физико-математических наук, доцент

Ведущая организация: Ивановский государственный университет

Защита диссертации состоится "19" мая 2011 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д212.155.07 при Московском государственном областном университете по адресу 107005, Москва, ул. Радио, д. 10а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного областного университета.

Официальные оппоненты:

Пожидаев Евгений Павлович, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

Богданов Дмитрий Леонидович, доктор физико-математических наук, профессор

Автореферат разослан <о_7» апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук, доцент

Барабанова Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

В последнее время связно-дисперсные системы, состоящие из пористого материала (дырчатые волноводы, фотонные кристаллы, пористые плёнки и другие - твёрдая фаза) и жидкого кристалла (дисперсная фаза), также называемые композиционными материалами, привлекают большое внимание исследователей. Это связано с существенными отличиями физических свойств жидких кристаллов (ЖК) в ограниченных средах от их свойств в объёмных образцах.

К настоящему времени были установлены изменения температур фазовых переходов, критических показателей теплоёмкости, спектров диэлектрической релаксации в пористых плёнках, стёкол в зависимости от начальной ориентации молекул нематического ЖК внутри пор. С феноменологической точки зрения ряд из указанных выше физических эффектов может быть объяснён с учётом тензорного характера параметра порядка нематической фазы. Экспериментальная проверка выводов теории требует точного расчёта зависимости тензора параметра порядка от пространственных координат, что может быть сделано для неоднородностей правильной формы (сфера, эллипс и цилиндр). В связи с этим особый интерес представляют пористые плёнки с заданными размерами и ориентацией цилиндрических пор. К таким системам относятся пористые полимерные плёнки, которые являются объектом исследования данной работы. Хорошо известно, что поверхностное взаимодействие ЖК с полимерной матрицей имеет сложную физическую природу и отличается от взаимодействия ЖК - твёрдое кристаллическое тело. Следовательно, эти результаты, полученные для хорошо исследованных пористых плёнок, не могут быть перенесены на случай полимерный плёнки. В частности, в последнем случае можно ожидать меньших значений энергий сцепления на границе раздела ЖК - полимер. Исследование фазовых состояний и физических свойств ЖК в порах пористых плёнках в условиях слабого сцепления является актуальной задачей физики ЖК, не решённой в полном объёме к настоящему времени. Известно, что в зависимости от силы поверхностного сцепления и радиуса поры возможна реализация различных ориентационных структур ЖК в поре, что приводит к различиям в фазовых диаграммах и физических свойствах пространственно ограниченной системы. Таким образом, задача идентификация типа ориентационной структуры ЖК в поре, решаемая в данной работе, является актуальной как с научной, так и с практической точек зрения.

С точки зрения практических применений пористой плёнки с правильным пространственным расположением пор и заданных их размеров также представляют несомненный интерес, т.к. в этом случае реализуется более высокая эффективность управления оптическими свойствами композиционных сред, с помощью электрических и тепловых полей. Кроме того существования в данном материале сильных пространственных ограничений способно повысить

быстродействие технических устройств, применяемых в дисплейных и оптоволоконных технологиях. С теоретической точки зрения задача о распространении света в пористых плёнках с размерами пор, сравнимыми с длинной волны является очень сложной и рассмотрена лишь для частных случаев изолированных пор в изотропной матрице. В этой связи особое значение приобретают экспериментальные данные по оптическим, электрооптическим и термооптическим эффектам образцов пористых плёнок, заполненных ЖК. В частности, для достижения максимального оптического эффекта необходимо применение плёнок с высокой степенью пористости, где нарушается приближение изолированных пор. Кроме того необходимо учитывать собственную оптическую анизотропию полиэтилентерефталатных (ГТЭТФ) плёнок, исследованных в данной работе. До настоящего времени данные аспекты не рассматривались с теоретической точки зрения.

Цель работы и задачи исследований

Цель работы - экспериментальное исследование структуры, оптических и диэлектрических свойств композиционной среды - пористая полиэтилентерефталатная (ПЭТФ) плёнка, заполненная нематическим жидким кристаллом,

Объектом исследования в диссертационной работе являются пористые полимерные (ПЭТФ) плёнки с различными радиусами пор хаотически распределённых по её поверхности и ориентированных перпендикулярно к данной поверхности.

Предметом исследования являются оптические, диэлектрические и структурные свойства пористых ПЭТФ плёнок, заполненных ЖК.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:

1. Исследование физических свойств и структуры пористой ПЭТФ плёнки без ЖК;

2. Разработка и изготовление экспериментальной ячейки нового типа, позволяющей исключить влияние паразитных слоев ЖК при исследованиях физических свойств композиционной среды (КС);

3. Экспериментальные исследования влияния различных типов внешних воздействий на оптические свойства образцов КС (пористая плёнка, заполненная ЖК);

4. Определение времён отклика ЖК, находящегося внутри пор пористой плёнки на воздействия электрических и тепловых полей;

5. Разработка метода определения ориентационных структуры ЖК в поре на основе диэлектрических измерений;

6. Экспериментальное определение сдвига температуры фазового перехода ЖК, ограниченного порами пористой ПЭТФ плёнки, в зависимости от их радиуса;

7. Разработка физических моделей, объясняющих полученные экспериментальные результаты;

Научная новизна исследований

1. Обнаружен и исследован эффект воздействия световым излучением на коэффициент оптического пропускания пористой ПЭТФ плёнки, предварительно обработанной азо красителем. Показано, что данный эффект объясняется поглощением света молекулами азо-красителя и, как следствие, нагревом ЖК в порах пористой ПЭТФ плёнки;

2. Экспериментально установлена и объяснена зависимость от радиуса пор времен оптического отклика ЖК в порах ПЭТФ плёнки на воздействие переменного электрического поля;

3. На основе диэлектрических измерений определён тип ориентационной структуры ЖК внутри пор. Установлено, что формируемая ориентационная структура, характеризуется выходом директора из плоскости, нормальной к оси поры (ЕЙ. конфигурация);

4. Экспериментально определена зависимость температуры фазового перехода нематик - изотропная жидкость от радиуса пор; Показано, что данная зависимость соответствует выводам феноменологической теории в приближении Ландау - де Жена;

Практическая ценность

• Предложен и экспериментально апробирован метод управления коэффициентом пропускания композиционной среды, с помощью нагрева светом, за счёт поглощения энергии света молекулами азо-красителя;

• Экспериментально получена зависимость времён отклика ЖК в порах на воздействие переменного электрического поля от величины среднего радиуса пор. Установленное повышенное быстродействие электрооптического отклика ЖК в порах по сравнению с быстродействием традиционных слоистых ЖК образцов открывает новые перспективы использования данных сред в дисплейных и оптоволоконных технологиях;

• Предложен и апробирован метод определения типа ориентационной структуры ЖК в порах пористых плёнок, основанный на диэлектрических измерениях;

Научные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Механизмы воздействия электрического и теплового полей на коэффициент пропускания пористой ПЭТФ плёнки, заполненной ЖК;

2. Результаты диэлектрических измерений и их анализ, позволяющий определять ориентационную структуру ЖК внутри пор пористой ПЭТФ плёнки;

3. Экспериментально определённую зависимость сдвига температуры фазового перехода ЖК, заполненного в поры ПЭТФ плёнки от среднего радиуса поры;

Апробация работы

Основные результаты работы отражены в 12 научных публикациях и докладывались на: 2ой международной школе по жидким кристаллам для фотоники 2008 (Англия, Кембридж); VII Международной научной конференции по лиотропным жидким кристаллам и наноматериалам, 2009г (Иваново, Россия); Научная конференция молодых оптиков 2009 (Москва, Россия); 1СА1Т-2010; 23ей международной конференции по жидким кристаллам 2010 (Польша, Краков); 18ом международном симпозиуме по передовым дисплейным технологиям 2010, (Россия, Санкт - Петербург); Третьей Всероссийской школе — семинар студентов, аспирантов и молодых учёных по направлению «Наноинженерия» 2010 (Россия, Калуга), Европейской жидкокристаллической конференции 2011 (Словения, Марибор).

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, 3 приложений. Объем диссертационной работы составляет 128 страницу машинописного текста и включает 52 иллюстраций, 9 таблиц, список литературы из 98 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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 по теме диссертации включающий: классификацию пористых структур, применяемых в оптоволоконных технологиях, и описание известных методов управления их оптическими свойствами с использованием ЖК, а также аналитический обзор по методам и результатам исследования фазовых состояний и физических свойств ЖК в условиях сильных пространственных ограничений.

На основе анализа литературных данных сделан вывод о перспективности практического применения пористых полимерных плёнок, заполненных ЖК и необходимости изучения различных методов управления оптическими свойствами данных плёнок. Выполнен анализ теоретических исследований ориентационной структуры ЖК, образуемой в порах показывающий возможность существования структур различного типа в зависимости от радиуса пор, сил поверхностного сцепления и температуры образца. Описаны

экспериментальные методы (ЯМР, диэлектрическая и ИК спектрометрия, калориметрия, динамическое рассеяние света), применяемые для определения ориентационной структуры, фазовых состояний и физических свойств ЖК в порах.

Рассмотрены работы, связанные с распространением света в гетерогенной ЖК среде с размерами неоднородностей, сравнимыми с длиной волны, и показано, что решение таких задач требует применения численных методов и решение получено лишь для отдельных случаев. В частности, решалась задача о волноводном распространении света в изолированной цилиндрической полости, заполненной ЖК в изотропном материале. Показана актуальность экспериментальных исследований сложных композиционных сред, таких как, пористые анизотропные и изотропные плёнки, заполненные ЖК.

На основе проведённого анализа литературных источников выполнена постановка задачи диссертационной работы, выбран объект и методы исследования.

Во второй главе приведены результаты экспериментальных исследований пространственной структуры и оптических свойств, пористых ПЭТФ плёнок. Основными структурными характеристиками пористых плёнок являются: радиус пор, пористость, форма и ориентация пор.

Для определения среднего радиуса и распределения пор на поверхности пористой ПЭТФ плёнки были получены изображения на электронном сканирующем микроскопе 1БМ-6010ЬА. Данные изображения обрабатывались с помощью оригинальной программы, предназначенной для определения основных пространственных характеристик (распределения пор по радиусам, средней пористости) пористых плёнок.

Определение структурных параметров пористых плёнок необходимо в случаях высокой пористости, когда поры перекрывают друг друга как показано на рисунке 1(а). На рисунке 1(6) показан пример результата обработки изображения в приближении пор цилиндрической формы. Анализ изображений показал, что 80% пор имеют средний радиус, отличающийся не более чем на 10% от значения, заявленного производителем.

»'>. *,»» *».. «.<. *

4

ип-

А

ц • г | 1 а ■

0.5 0.6 0.7 0 8

а)

б)

Рисунок 1 - а) Фотография структуры пористой ПЭТФ плёнки с радиусом г = 0,42-Ю"6 м, и поверхностной плотностью пор р = 6 • 11" м'"; б) гистограмма распределения пор по г

Особенностью использованной полимерной плёнки является её оптическая анизотропия, связанная с технологией изготовления. При этом оптическая ось ПЭТФ плёнки располагается в её плоскости.

Для характеристики оптических свойств (значений обыкновенного показателя преломления п0 и оптической анизотропии Лп) плёнки были проведены измерения интенсивности проходящего монохроматического света в зависимости от вращения образца. За счёт поворота образца относительно оси в плоскости плёнки изменяется оптическая длина пути пс1 и интенсивность проходящего света, что позволяет определить п0 и Лп при известной толщине плёнки. Измеренные таким методом значения при длине волны ¿=632,8нм Не-Ые лазера составляют «0=1,57, что соответствует паспортным данным, и ¿1п=0,31.

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Рисунок 2 - Спектры пропускания пористой и сплошной плёнки, а также пористой плёнки заполненной ЖК, г = 75-10"®м

Кроме того, в работе были исследованы спектры пропускания света для сплошных и пористых плёнок. Примеры спектров, полученных на спектрометре Perkin Elmer Lambda 19, представлены на рисунке 2.

Анализ данных спектров показывает, что наличие пор приводит к существенному уменьшению коэффициента пропускания 7, обусловленному, в основном, рассеянием света на пространственных неоднородностях (порах). Заполнение пор ЖК приводят к увеличению коэффициента пропускания Т, что может быть объяснено уменьшением рассогласования показателей преломления между материалом плёнки и средой, заполняющей поры (ЖК).

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований оптических свойств КС в зависимости от внешних воздействий (электрических и тепловых полей).

Одной из проблем, возникающих при электрооптических измерениях пористых плёнок, заполненных ЖК и помещённых в ячейки «сэндвичного» типа, является образование трудноудаляемых поверхностных слоев ЖК, которые существенно влияют на характеристики оптического отклика. В связи с этим в данной работе предложена новая конструкция ячейки, в которой прозрачные электроды нанесены непосредственно на поверхности пористой ПЭТФ плёнки. Вид ячейки с закреплённой пористой плёнкой показан на рисунке 3.

стёкла с 7

Рисунок 3 - Новый тип экспериментальной ЖК Рисунок 4 - ER

При численных расчётах распределения электрического поля (с помощью программного обеспечения Ве1аЕ1е1ёз) внутри поры с г<М0"®м и толщиной плёнки А^П-Ю^'м, при использовании значений диэлектрической проницаемости плёнки ат = 3,3 и значениях е диэлектрика в порах в диапазоне 5 - 19,2 было установлено, что поле однородно, за исключением

ячейки

конфигурация ЖК в поре

приповерхностных слоев, толщина которых не превышает 10% от общей толщины плёнки.

Для исследования электрооптического и термооптического откликов использовалась стандартная установка, состоящая из Не-Ые лазера (л=632,8нм), фотоприёмника, поляроидов, термостата, двуполярного генератора прямоугольных импульсов и платы АЦП, подключённой к персональному компьютеру. При измерениях в скрещенных и параллельных поляроидах оптическая ось пористой ПЭТФ плёнки совпадала с плоскостью поляризации входящего излучения или составляла заданный угол с этой плоскостью.

Пример электрооптического отклика образца пористой плёнки, заполненного ЖК - 5ЦБ показан на рисунке 5. По данным измерениям были определены времена отклика (время включения - тт и выключения - гвыга) ЖК на воздействие электрического поля и установлена их зависимость от г (таблица 1). Времена отклика слабо зависят от радиуса г за исключением образцов с максимальным значением г = 0,42 ■ 10"6 м. Времена отклика ЖК на воздействие электрического поля закономерно увеличиваются с возрастанием г, что характерно для поведения ЖК слоев в стандартных ячейках. Для объяснения полученных закономерностей рассмотрена задача об ориентационной структуре ЖК в поре с учётом конечной силы поверхностного сцепления и изменение этой структуры под действием электрического поля.

0 250 ¿00 ?50 1000 125С 150С 5750 2000 2250

Рисунок 5 - Электрооптический отклик образца пористой плёнки, заполненной ЖК; 1- электрооптический отклик, 2 -переменное электрическое поле, ^=1кГц

Таблица 1 - Временные характеристики релаксации ЖК в зависимости от радиуса пор; время включения гвк,„ время выключения, твык,

г, нм теа,мкс гвы„. мкс

85 100 200

200 100 400

300 100 400

420 300 600

Наиболее вероятная конфигурация ЖК в поре ПЭТФ плёнки связана с выходом директора ЖК из плоскости, перпендикулярной оси поры (ЕЕ. конфигурация), показанная на рисунке 4.

В отсутствие электрического поля полярный угол 0, описывающий ЕЯ конфигурацию в одноконстантном приближении определяется соотношением:

с^(в/2)=л¡^^-(Я/г), где Я - радиус поры, а безразмерный поверхностный V сг —1

параметр и задается выражением <т =-+ —=1--1, IV - энергия сцепления,

К К

К - эффективный модуль ориентационной упругости, К24 - поверхностная константа ориентационной упругости.

Среднеквадратичный синус угла 0 может быть рассчитан по следующей

/»и ^

. В условиях сильного сцепления, когда

формуле: (sin2 =

т к 3 \ ' <т-1[ (,<7+1,1 2а

ст»1 среднеквадратичный синус угла (ún20)~0,386, при уменьшении значения

параметра а при слабом сцеплении о~2 (sin2в}а0,226, в случае умеренного

сцепления <т = 10 (sin2 о} »0,362. Полученные значения для (sin2 в} позволяют

рассчитать эффективное значение показателя преломления ЖК в поре1 в приближении малости радиуса поры по сравнению с длиной волны, используя

соотношение: 1~ Ш£о + (е1-£а)&т10(г)\с1г, где са и се - значение

Vй о

диэлектрической проницаемости ЖК в оптическом диапазоне. В наших экспериментах, проводимых в видимом диапазоне длин волн, указанное приближение выполняется- для пор минимального размера. Такие расчёты приобретают большее значение для длин волн ближнего ИК диапазон (Лк1,5мкм), применяемого в телекоммуникационных приложениях. Влияние электрического поля на ориентационную структуру и эффективный показатель преломления ЖК в поре рассмотрено в рамках приближения слабого поля. Полученные оценки напряжённостей электрического поля (Е), приводящего к существенным изменениям ориентационной структуры ЖК, соответствуют значениям, при которых наблюдался электрооптический эффект.

Для управления с помощью электрического поля требуются высокие напряжённости полей, близкие к напряжённости пробоя образца. В связи с этим, актуальными становятся исследования термооптических эффектов управления оптическими свойствам пористой ПЭТФ плёнкой, заполненной ЖК. В данной работе предложен один из новых термооптических эффектов, связанный с вьщелением тепла за счёт поглощения светового излучения в оптическом диапазоне длин волн азо-красителем предварительно

нанесённым в поры пористой плёнки.

Для измерений оптического отклика ЖК на воздействие светового излучения использовалась ячейка, показанная на рисунке 3. Коэффициент пропускания и времена отклика ЖК в пористой ПЭТФ плёнке были измерены на длине волны Я=632,8нм (Не-Кте лазер) при воздействии светового излучения (1=450нм, /=200мВт/см2). На рисунке 6 показаны зависимости интенсивности

1 V. Tkachenko, A.A. Dyomin, G.V. TTcachcnko, G. Abbate and I.A. Sukhoivanov, Elcctrical reorientation of LC molecules inside cylindrical pores

for photonic device applications //J. Opt. A: Pure AppL Opt. 10 (2008)

прошедшего образец излучения от времени при включении/выключения источника синего света. Большие значения времён откликов свидетельствуют о тепловой природе наблюдаемого эффекта.

Для подтверждения этого вывода были проведены измерения зависимости коэффициента пропускания образца от температуры (рисунок 7). Вставки на рисунке 7, соответствуют временным диаграммам, показанным на рисунке 6. Приведённые на рисунке 7 данные позволили объяснить изменение знака термооптического эффекта. В таблице 2 приведены временные характеристики оптического отклика образцов на воздействие синего света в зависимости от радиуса пор и начальной температуры.

Рисунок 6 - Изменение интенсивности Рисунок 7 - Измеренная температур-

луча лазера за счёт облучения синим светом пористой ПЭТФ плёнки для радиуса пор 200нм. Кривые 1, 3 (2, 4) соответствуют необработанной (обработанной) азо-красителем пористой плёнки при температурах 24°С (3, 4) и 50°С(1,2)

ная зависимость коэффициента пропускания пористой плёнки, заполненной смесью - Е7; на вставках показан термооптический отклик

Таблица 2. Времена термооптического отклика при различных радиусах пор и начальной температуре, для смеси ЖК Е7 при воздействии светового излучения

г,нм Т= 24°С Т= 50°С

^бк.75 С ^вЫКТ> С ^вкч-9 С ^выки С

85 0,6 1 1 0,9

200 0,7 0,8 0,4 0,3

420 0,8 0,9 0,4 0,3

Второй вариант теплового управления оптическими свойствами поирстой плёнки, реализованный в данной работе, основан на выделение джоулева тепла при прохождении электрического тока по напылённым на плёнку электродам. В этом случае важную роль играет электрическое сопротивление электродов, напылённых на пористую плёнку. При увеличении данного сопротивления электрода увеличивается пороговое напряжение, приводящие к термооптическому эффекту. Времена отклика при таком управлении сравнимы со временами, указанными в таблице 2.

Отметим, что термооптические эффекты могут найти применения в устройствах оптоволоконной техники, где не требуется высокое быстродействие элементов, к примеру, в оптических фильтрах.

В четвёртой главе представлены результаты исследований ориентационной структуры и фазового перехода нематический ЖК - изотропная жидкость в порах пористых ПЭТФ плёнок. Экспериментальные исследования выполнены с помощью диэлектрических измерений ёмкости образцов плёнки с порами различного радиуса. При этом использовалась ячейка, показанная на рисунке 3. Для измерений был применен прецизионный измеритель ёмкости НР-4284. Температурные зависимости ёмкости были получены при охлаждении образцов со скоростью 0,5 К/мин. Температурные зависимости образцов плёнки с различными радиусами пор плёнки для ЖК - 5ЦБ показаны на рисунке 8. Экспериментальные кривые характеризуют резкие изменения значения температурного коэффициента кг ~8С/дТ ёмкости, которые могут быть связаны с фазовым переходом нематик - изотропная жидкость (N-I). При нагревании композиционной среды изменяется £ ЖК, и как следствие его ёмкость. Характер таких изменений соответствует случаю параллельной ориентации директора ЖК относительно вектора напряжённости электрического поля в объёмном образце. Таким образом, полученные зависимости ёмкости от температуры (С(1')) (рисунок 8) позволяют определить температуру Тс N-I фазового перехода для ЖК, находящегося в порах плёнки. Зависимость Тс(г) показана на рисунке 8. Как видно, температура фазового перехода ЖК в порах ниже, чем в объёмном образце, и уменьшается с уменьшением радиуса пор ПЭТФ плёнки.

Такое поведение характерно и для других систем с сильными пространственными ограничениями. Результаты экспериментальных исследований, описанных выше, позволяют идентифицировать ориентационную структуру ЖК, образуемую в порах ПЭТФ плёнки. С этой целью были рассчитаны значения диэлектрической проницаемости нематической фазы ЖК

1 — Р

е1с в порах плёнки согласно соотношению 1^,, где Р -

пористость плёнки, Ер01 = 3,3 - диэлектрическая проницаемость ПЭТФ плёнки, е'"с — диэлектрическая проницаемость ЖК в изотропной фазе вблизи

температуры Тс, г = - отношение ёмкостей образца в нематической С"с и

изотропной фазах. Указанная расчётная формула получена исходя из параллельной схемы соединения двух конденсаторов с диэлектрическими проницаемостями, соответствующими ПЭТФ плёнки и ЖК.

Сравнение рассчитанных значений е"с с параллельной компонентой диэлектрической проницаемости £ц в нематической фазе объёмного образца позволяет определить среднеквадратичный синус угла в ориентации ЖК:

.V

(sin2 в) = ———, где Je - анизотропия диэлектрической проницаемости ЖК. v ' &е

В частности, для плёнок с радиусом пор 210нм и 425нм рассчитанные значения (sin2 в} составляют 0,32 и 0,45 соответственно. Эти значения соответствуют случаю ER конфигурации ЖК с достаточно большой силой сцепления (W~10A Дж/м2), для которой (sin2в) »0,39.

Для данной конфигурации ЖК выполнено сравнение зависимостей температуры N-I перехода Тс(г) с выводами феноменологической модели, основанной на приближении Ландау - де Жена и учитывающей тензорный характер параметра порядка & нематической фазы (теоретическая модель разработана проф. Само Краль).

При этом предполагалось равенство 'упругих констант Франка K¡= К., однородность структуры ЖК вдоль оси z (рисунок 5) и слабая зависимость скалярного параметра порядка S(ñ)~S от пространственной координаты.

Теория показывает уменьшение температуры фазового перехода с уменьшением радиуса пор плёнки. Соответствующее выражение для разности температур AT = TC-TC(R) в объёмном Тс и ограниченном образцах TC(R) имеет вид

_ р ÇlN р Тс-Г. R2 ' Rdm V ;

где Г» - температура соответствующая пределу устойчивости изотропной фазы, ç/,v - корреляционная длина тензора параметра порядка при Т = Тс, dix - поверхностная экстраполяционная длина при Г = Тс, Fe и F¡ -безразмерные параметры, описывающие упругую и поверхностную энергии соответственно.

С(Т)/С(24°С), о.е.

. Т.=26.3"С

V % >

\ \\ |

♦ ^ * Т=33,4вС г=300пт

I • •.......... '

^ I т^згй'с

Г=210П1П 26

24 25 2Э 30 32 34 35Л 36 38 40 Т. "С

0.2 0,3

Рисунок 8 - Температура фазового Рисунок 9 - Температура фазового

перехода ЖК - 5ЦБ в пористых перехода ЖК - 5ЦБ в пористой

ПЭТФ плёнках различного радиуса плёнке, в зависимости от г пор;

пор; температуры, указанные на сплошная линия - результат

графике соответствуют температуре теоретического расчёта N-1 фазового перехода Тс; Тс =35,1°С в объёмном образце

Сравнение теоретической зависимости Тс(г) с экспериментальными данными показано на рисунке 9. Теория удовлетворительно описывает экспериментальные данные при значениях параметров £/ЛН),2 мкм, ¿//Л=0.2мкм, Ге=4, Значение параметра соответствует силе поверхностного

сцепления порядка 10^ Дж/м".

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Определены основные характеристики пористых ПЭТФ плёнок - радиус пор и пористость с помощью компьютерной обработки изображений плёнок; показано, что средний диаметр пор отличается от заявленного производителем значения не больше, чем на 10%;

2. Разработана экспериментальная ячейка нового типа, позволяющая исключить побочные влияния поверхностных слоев ЖК при исследованиях физических свойств пористых плёнок;

3. Экспериментально определены влияние тепловых и электрических полей на оптические свойства пористых ПЭТФ плёнок, заполненных ЖК, в зависимости от размера неоднородности;

4. Установлена зависимость времен электрооптического и термооптического откликов ЖК, находящегося внутри пор пористой ПЭТФ плёнки, от радиуса пор;

5. Установлено, что температура фазового перехода нематический ЖК -изотропная жидкость для ЖК, ограниченного порами пористой плёнки, меньше температуры фазового перехода ЖК в объёмном образце: при уменьшении радиуса пор уменьшается температура фазового перехода;

6. Выполнено сравнение экспериментальных зависимостей сдвига температуры фазового перехода ЖК от радиуса поры с выводами феноменологической теории в приближении Ландау - де Жена: установлено соответствие экспериментальных и теоретических зависимостей;

7. Разработана физическая модель, позволяющая определить ориентационную структуру ЖК в поре на основе диэлектрических измерений; по результатам расчётов и по характеру изменения ёмкости от температуры было определено, что ориентация директора ЖК выходит из плоскости перпендикулярной оси поры;

Основные результаты диссертации представлены в работах:

1. Denis Semerenko, Dina Shmeliova, Sergey Pasechnik, Anatolii Murauskii, Valentin Tsvetkov and Vladimir Chigrinov, Optically controlled transmission of porous polyethylene terephthalate films filled with nematic. liquid crystal. // Optics Letters, 2010, Vol. 35, No. 13, pp. 2155 - 2157

2. Пасечник C.B.,Шмелёва Д.В., Цветков В.А., Семеренко Д.А., Патент на изобретение № 2401426 Инклинометр, 10.10.2010

3. Семеренко Д.А., Абрамов Д.А., Шмелева Д.В., Пасечник С.В., Исследование возможности применения цифровых датчиков температуры типа DS18B20 в конструкции термостата для оптической микроскопии. // Вестник МГУПИ №17, 2009, с 51-55,

4. D. A Semerenko, S.V. Pasechnik, D.V. Shmeliova, V.A. Tsvetkov Investigation of electro-optical properties of nematic liquid crystals confned by pores of lavsan films. // 2nd International Workshop on Liquid Crystals for Photonics LCP 2008, pp. 168-169.

5. Д.В. Шмелёва, A.H. Воронов, Д.А. Семеренко, C.B. Пасечник, А.В. Карпухина Реология поверхностных слоёв нематических жидких кристаллов. // VII Международная научная конференция по лиотропным жидким кристаллам и наноматериалам, Иваново, Россия, 2009г, с. 80.

6. Dina Shmeliova, Denis Semerenko, Optica] properties of lavsan nanopores filled with nematics Liquid Crystals. // Yong optical scientists conference (YOSC — 2009) Moscow, Russia 2009, p.27

7. Pasechnik S.V., Shmeliova D.V., Semerenko D.A. and Voronov A.N. Modified optical method for the measurements of anisotropic shear viscosities of nematic liquid crystals. // Eurodisplay 2009, Rome, pp. 357359

8. Sergey Pasechnik, Dina Shmeliova, Anatoli Murauski, Alex Voronov, Denis Semerenko, Vladimir Chigrinov, Anisotropic shear viscosities of nematic liquid crystals: measurements under combined action of surfaces and electric field. // International Liquid Crystal Conference, Poland, Krakow, 2010, p. 281

9. Semerenko Denis, Shmeliova Dina, Pasechnik Sergey, Tsvetkov Valentin, Murauski Anatoli i and Chigrinov Vladimir, Optical tuning of the transmittance of porous PET films filled with nematic liquid crystal. // International Liquid Crystal Conference 2010, Poland, Krakow, 2010, p. 229

10.D.A. Semerenko, D.V. Shmeliova, S.V. Pasechnik, V.G. Chigrinov, Porous films filled with LC: possible applications. // XVIII Advanced display technologies international symposium, Russia St. - Petersburg, 2010, pp.141-142

11.Д.А. Семеренко, Д.В. Шмелёва, C.B. Пасечник, Модуляторы лазерного излучения, основанные на полимерных пористых плёнках, заправленные жидким кристаллом. // Третья Всеросийская школа — семинар студентов, спирантов и молодых учёных по направлению «Наноинженерия», Россия, Калуга, 2010, стр. 227 — 231

12.Semerenko D.A., Shmeliova D.V., Pasechnik S.V. Kralj S., Chigrinov V.G., Dielectric measurements of porous PET films filled with liquid crystals. // European Conference on Liquid Crystals, Slovenja, Maribor, 2011, P7-5

Семеренко Денис Алексеевич Структура и физические свойства пористых плёнок, заполненных нематическим жидким кристаллом Автореф. дисс. на соискание учёной степени кандидата физ.-мат. наук. Подписано в печать 01.04.20011. Заказ № 1 Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва пр-т Вернадского, 39 (495)363-78-90; www.reglet.ru

Введение.

1 Физические свойства и применение пористых материалов, заполненных жидкими кристаллами.

1.1 Типы пористых структур.

1.2 Виды ориентационных структур жидких кристаллов в порах и методы их исследования.

1.3 Физические свойства НЖК, заполненного в поры плёнки.

1.4 Влияние электрического поля на ориентацию НЖК в цилиндрических порах.

1.5 Методы управления оптическими свойствами пористых структур, заполненных НЖК.

1.6 Применение композиционных пористых материалов на основе ЖК

1.7 Постановка задачи и выбор объектов исследования.

2 Структура и физические свойства пористых ПЭТФ плёнок.

2.1 Исследование основных параметров пористых ПЭТФ плёнок.

2.2 Оптические свойства ПЭТФ плёнок.

Выводы по разделу 2.

3 Электрооптические и термооптические свойства пористых ПЭТФ плёнок, заполненных НЖК.

3.1 Типы ячеек и их свойства.

3.2 Спектральные характеристики пористых ПЭТФ плёнок, заполненных нематическим жидким кристаллом.

3.3 Методы управления коэффициентом пропускания композиционной среды.

3.4 Электрооптический отклик и времена релаксации НЖК в порах.

3.5 Термооптический отклик и времена релаксации НЖК в порах.

Выводы по разделу 3.

4 Диэлектрические исследования фазового перехода N-1 и ориентационной структуры ЖК в пористой ПЭТФ пленке.

4.1 Исследования фазового перехода НЖК — изотропная жидкость в пористой ПЭТФ пленке.

4.2 Определение ориентационной структуры НЖК, заполненного в поры

ПЭТФ плёнки.

Выводы по разделу 4.

Актуальность. В последнее время связно-дисперсные системы, состоящие из пористого материала (дырчатые волноводы, фотонные кристаллы, пористые плёнки и другие — твёрдая фаза) и жидкого кристалла {дисперсная фаза), также называемые композиционными материалами, привлекают большое внимание исследователей. Это связано с существенными отличиями физических свойств жидких кристаллов (ЖК) в ограниченных средах от их свойств в объёмных образцах.

К настоящему времени были установлены изменения температур фазовых переходов, критических показателей теплоёмкости, спектров диэлектрической релаксации в пористых плёнках, стёкол в зависимости от начальной ориентации молекул нематического ЖК внутри пор. С феноменологической точки зрения ряд из указанных выше физических эффектов может быть объяснён с учётом тензорного характера параметра порядка нематической фазы. Экспериментальная проверка выводов теории требует точного расчёта зависимости тензора параметра порядка от пространственных координат, что может быть сделано для неоднородностей правильной формы (сфера, эллипс и цилиндр). В связи с этим особый интерес представляют пористые плёнки с заданными размерами и ориентацией цилиндрических пор. К таким системам относятся пористые полимерные плёнки, которые являются объектом исследования данной работы. Хорошо известно, что поверхностное взаимодействие ЖК с полимерной матрицей имеет сложную физическую природу и отличается от взаимодействия ЖК - твёрдое кристаллическое тело. Следовательно, эти результаты, полученные для хорошо исследованных пористых плёнок, не могут быть перенесены на случай полимерный плёнки. В частности, в последнем случае можно ожидать меньших значений энергий сцепления на границе раздела ЖК - полимер. Исследование фазовых состояний и физических свойств ЖК в порах пористых плёнках в условиях слабого сцепления является актуальной задачей физики ЖК, не решённой в полном объёме к настоящему времени. Известно, что в зависимости от силы поверхностного сцепления и радиуса поры возможна реализация различных ориентационных структур ЖК в поре, что приводит к различиям в фазовых диаграммах и физических свойствах пространственно ограниченной системы. Таким образом, задача идентификация типа ориентационной структуры ЖК в поре, решаемая в данной работе, является актуальной как с научной, так и с практической точек зрения.

С точки зрения практических применений пористой плёнки с правильным пространственным расположением пор и заданных их размеров также представляют несомненный интерес, т.к. в этом случае реализуется более высокая эффективность управления оптическими свойствами композиционных сред, с помощью электрических и тепловых полей. Кроме того, существования в данном материале сильных пространственных ограничений способно повысить быстродействие технических устройств, применяемых в дисплейных и оптоволоконных технологиях. С теоретической точки зрения задача о распространении света в пористых плёнках с размерами пор, сравнимыми с длинной волны является очень сложной и рассмотрена лишь для частных случаев изолированных пор в изотропной матрице. В этой связи особое значение приобретают экспериментальные данные по оптическим, электрооптическим и термооптическим эффектам образцов пористых плёнок, заполненных ЖК. В частности, для достижения максимального оптического эффекта необходимо применение плёнок с высокой степенью пористости, где нарушается приближение изолированных пор. Кроме того, необходимо учитывать собственную оптическую анизотропию полиэтилентерефталатных (ПЭТФ) плёнок, исследованных в данной работе. До настоящего времени данные аспекты не рассматривались с теоретической точки зрения.

Цель работы и задачи исследований

Цель работы - экспериментальное исследование структуры, оптических и диэлектрических свойств композиционной среды — пористая полиэтилентерефталатная (ГТЭТФ) плёнка, заполненная нематическим жидким кристаллом,

Объектом исследования в диссертационной работе являются пористые полимерные (ПЭТФ) плёнки с различными радиусами пор хаотически распределённых по её поверхности и ориентированных перпендикулярно к данной поверхности.

Предметом исследования являются оптические, диэлектрические и структурные свойства пористых ПЭТФ плёнок, заполненных ЖК.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:

1. Исследование физических свойств и структуры пористой ПЭТФ плёнки без ЖК;

2. Разработка и изготовление экспериментальной ячейки нового типа, позволяющей исключить влияние паразитных слоёв ЖК при исследованиях физических свойств композиционной среды (КС);

3. Экспериментальные исследования влияния различных типов внешних воздействий на оптические свойства образцов КС (пористая плёнка, заполненная ЖК);

4. Определение времён отклика ЖК, находящегося внутри пор пористой плёнки на воздействия электрических и тепловых полей;

5. Разработка метода определения ориентационных структуры ЖК в поре на основе диэлектрических измерений;

6. Экспериментальное определение сдвига температуры фазового перехода ЖК, ограниченного порами пористой ПЭТФ плёнки, в зависимости от их радиуса;

7. Разработка физических моделей, объясняющих полученные экспериментальные результаты;

Научная новизна исследований

1. Обнаружен и исследован эффект воздействия световым излучением на коэффициент оптического пропускания пористой ПЭТФ плёнки, предварительно обработанной азо-красителем. Показано, что данный эффект объясняется поглощением света молекулами азо-красителя и, как следствие, нагревом ЖК в порах пористой ПЭТФ плёнки;

2. Экспериментально установлена и объяснена зависимость от радиуса пор времен оптического отклика ЖК в порах ПЭТФ плёнки на воздействие переменного электрического поля;

3. На основе диэлектрических измерений определён тип ориентационной структуры ЖК внутри пор. Установлено, что формируемая ориентационная структура, характеризуется выходом директора из плоскости, нормальной к оси поры (ЕЯ конфигурация);

4. Экспериментально определена зависимость температуры фазового перехода нематик — изотропная жидкость от радиуса пор; Показано, что данная зависимость соответствует выводам феноменологической теории в приближении Ландау — де Жена;

Практическая ценность

• Предложен и экспериментально апробирован метод управления коэффициентом пропускания композиционной среды, с помощью нагрева светом, за счёт поглощения энергии света молекулами азо-красителя;

• Экспериментально получена зависимость времён отклика ЖК в порах на воздействие переменного электрического поля от величины среднего радиуса пор. Установленное повышенное быстродействие электрооптического отклика ЖК в порах по сравнению с быстродействием традиционных слоистых ЖК образцов открывает новые перспективы использования данных сред в дисплейных и оптоволоконных технологиях;

• Предложен и апробирован метод определения типа ориентационной структуры ЖК в порах пористых плёнок, основанный на диэлектрических измерениях;

Научные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Механизмы воздействия электрического и теплового полей на коэффициент пропускания пористой ПЭТФ плёнки, заполненной ЖК;

2. Результаты диэлектрических измерений и их анализ, позволяющий определять ориентационную структуру ЖК внутри пор пористой ПЭТФ плёнки;

3. Экспериментально определённую зависимость сдвига температуры фазового перехода ЖК, заполненного в поры ПЭТФ плёнки от среднего радиуса поры;

Апробация работы

Основные результаты работы отражены в 12 научных публикациях и докладывались на: 2ой международной школе по жидким кристаллам для фотоники 2008 (Англия, Кембридж); VII Международной научной конференции по лиотропным жидким кристаллам и наноматериалам, 2009г (Иваново, Россия); Научная конференция молодых оптиков 2009 (Москва, Россия); ICAIT-2010; 23ей международной конференции по жидким кристаллам 2010 (Польша, Краков); 18ом международном симпозиуме по передовым дисплейным технологиям 2010, (Россия, Санкт - Петербург); Третьей Всероссийской школе - семинар студентов, аспирантов и молодых учёных по направлению «Наноинженерия» 2010 (Россия, Калуга), Европейской жидкокристаллической конференции 2011 (Словения, Марибор).

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех гнав, заключения, списка литературы, 3 приложений. Объем диссертационной работы составляет 128 страниц машинописного текста и включает 52 иллюстрации, 9 таблиц, список литературы из 98 наименований.

Выводы по разделу 4

• Экспериментально показана и теоретически установлена зависимость температуры фазового перехода нематик — изотропная жидкость от радиуса пор. Выполнен анализ данной зависимости и на основе экспериментальных данных была предложена феноменологическая модель типа разложения Ландау — де Жена. Модель предсказывает уменьшение температуры фазового перехода при уменьшении радиуса пор и находится в соответствии с экспериментальными данными, полученными в образцах пористой пленки, заполненной ЖК 5СВ.

• Разработана методика определения среднеквадратичного синуса полярного угла между директором ЖК и осью поры на основе диэлектрических измерений. Данная методика основана на представлении композиционной среды как схемы двух параллельно соединенных емкостей: полимерной ПЭТФ плёнки и ЖК, заполненного в её поры. Расчеты выполнены с учётом того, что в поре образуется конфигурация ЖК, характеризуемая выходом директора ЖК из плоскости перпендикулярной оси поры, т. е. ЕЯ — конфшурация; Установлено количественное соответствие теории и эксперимента для образцов пленок с радиусами пор в диапазоне от 100 до 250 нм. Однако наблюдаются отклонения экспериментальных данных от выводов теории для образцов пленок, заполненных ЖК Е7. При максимальном радиусе пор 425 нм- данное отклонение может быть связано с вероятным влиянием на поверхностную ориентацию сильных потоков, возникающих при заполнении пористой пленки ЖК. В этом случае ориентационная структура становится близкой к аксиальной.

Заключение

1. Определены основные характеристики пористых ПЭТФ плёнок -радиус пор и пористость с помощью компьютерной обработки изображений плёнок; показано, что средний диаметр пор отличается от заявленного производителем значения не больше, чем на 10%;

2. Разработана экспериментальная ячейка нового типа, позволяющая исключить побочные влияния поверхностных слоёв ЖК при исследованиях физических свойств пористых плёнок;

3. Экспериментально определены влияние тепловых и электрических полей на оптические свойства пористых ПЭТФ плёнок, заполненных ЖК, в зависимости от размера неоднородности;

4. Установлена зависимость времен электрооптического и термооптического откликов ЖК, находящегося внутри пор пористой ПЭТФ плёнки, от радиуса пор;

5. Установлено, что температура фазового перехода нематик - изотропная жидкость для ЖК, ограниченного порами пористой плёнки, меньше температуры фазового перехода ЖК в объёмном образце: при уменьшении радиуса пор уменьшается температура фазового перехода;

6. Выполнено сравнение экспериментальных зависимостей сдвига температуры фазового перехода ЖК от радиуса поры с выводами феноменологической теории в приближении Ландау — де Жена: установлено соответствие экспериментальных и теоретических зависимостей;

7. Разработана физическая модель, позволяющая определить ориентационную структуру ЖК в поре на основе диэлектрических измерений; по результатам расчётов и по характеру изменения ёмкости от температуры было определено, что ориентация директора ЖК выходит из плоскости перпендикулярной оси поры;

1. М. Т. Bryk, A. F. Kobets, A. Kryshtal, et al Investigation of porous structure in the PET films irradiated with Ar ions. Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В.- 2009.- Vol. 251. - PP. 419-424

2. Seokwoo Jeon, V. Malyarchuk, and J. A. Rogers, Fabricating three dimensional nanostructures using two photon lithography in a single exposure step.- Optics Express.- 2006.- Vol. 14, № 6 PP. 2300-2308

3. P. G. Miney, P. E. Colavita, M. V. Schiza, et al. Growth and Characterization of a Porous Aluminum Oxide Film Formed on an Electrically Insulating Support.- Electrochemical and Solid-State Letters.-2003.- Vol. 6, № 10,- PP. B42-B45

4. Kanna Aoki, Hideki T. Miyazaki, Hideki Hirayama, et al Three-dimensional photonic crystals for optical wavelengths assembled by micromanipulation.- Appl. Phys. Lett.- 2002.- Vol. 81, № 17.-PP. 3122-3124

5. A. H. Белов, С. А. Гаврилов. В. И. Шевяков. Особенности получения наноструктурированного анодного оксида алюминия:- Рос. Нанотех.-2006.- Т. 1, № 1-2.- С. 223-227

6. А. P. Li, F. Muller, A. Birner, et al. Hexagonal pore arrays with a 50-420 nm interpore distance formedby self-organization in anodic alumina.-Journal of Appl. Phys.- 1998.-Vol. 84, № 11.- PP. 6023-6026

7. E. В. Астрова, А. А. Нечитайлов. Электрохимическое травление макропор в кремнии с щелевыми затравками.- Физика и техника полупроводников,- 2008.- Т. 42, № 6.- С. 762-767

8. В. Е. A. Saleh, М. С. Teich, Fundamentals of Photonics, 2007, Berlin.: Wiley, 1178 p.

9. Ф. M. Алиев, И. К. Мешковский, В. И. Кузнецов Изменение температур фазовых переходов жидкокристаллического вещества в порах различных размеров,- Докл. АН СССР.- 1984.- Т. 279, № 4.-С. 848-851

10. Ф. М. Алиев и М. Н. Бреганов Диэлектрическая поляризация и динамика молекулярного движения полярных ЖК в микро- и макропорах.- Журнал. Эксперимент, и Теорет. Физики.- 1989.- Т. 95, № 1,- С. 122-138

11. Z. Kutnjak, S. Kralj and G. Lahajnar. Influence of finite size, randomness and wetting on confined liquid crystal« phases.- Phase Transitions.1. J <1

12. Applications to Liquid Crystals, Organic Electronic and Optoelectronic Fields.- 2006.- Vol 1, № 6.- PP. 97-113i 4

13. P. Apel Track etching technique in membrane technology.- Radiation* Measurements.- 2001.- Vol. 34, № 1-6.- PP. 559-566

14. V. V. Beriozkin, D. L. Zagorsky, A. N. Nechaev,.et al The track membrane porous structure and selective properties investigation.- Radiation Measurements.- 2001Vol. 34.- PP. 593-595

15. V. Tkachenko, A. Dyomin, G. Tkachenko, et al. Electrical reorientation of liquid crystal molecules inside cylindrical pores for photonic device applications.- J. Opt. A: Pure Appl. Opt- 2008.- Vol. 10.-PP. 055301- 055306

16. А. В. Андреев, В. E. Асадчиков, И. А. Арткжов и др. Рентгеномикроскопические методы в исследовании трековых мембран и биологических объектов.- Мембраны.- 2005.- Т. 3, № 27.- С. 17-27

17. Б. В. Петухов, Полиэфирные волокна, 1976, Москва: Издательство "Химия", 272 с.

18. Э.М. Айзенштейн, Энциклопедия полимеров, 1977, Москва: Советская энциклопедия

19. P. Mormile, P. Musto, L. Petti, et al. Electro-optical properties of a PDLC based on unsaturated polyester resin.- Appl. Phys. В.- 2000.- Vol. 70, № 2.- PP. 249-252

20. R. Caputo, A. de Luca, L. de Sio et al. POLICRYPS: a liquid crystal composed nano/microstructure with a, wide range of optical and electro-optical applications.- Opt. A: Pure Appl. Opt.- 2009.- Vol. 11, № 2.-PP. 024017-024030*

21. G. S. Iannacchione, G. P. Crawford, S. Zumer, et al. Randomly constrained orientational order in porous glass.- Phys. Rev. Lett.- 1993.- Vol. 71, № 16.- PP. 2595-2598

22. G. S. Iannacchione and D. Finotello. Calorimetric study of phase transitions in confined liquid crystals.- Phys. Rev. Lett. .- 1992'.- Vol. 69, № 14.- PP. 2094-2097

23. G. S. Iannacchione and D. Finotello. Specific heat dependence om orientational order at cylindrical confined liquid crystal phases transition.-Phys. Rev. E.- 1994.- Vol. 50, № 6.- PP. 4780-4795

24. S. Diez, D. O. Lopez, M. R. de la Fuente, et al. Thermodynamic and Dielectric Studies Concerning the Influence of Cylindrical Submicrometer

25. Confinement on Heptyloxycyanobiphenyl.- J. Phys. Chem. B.- 2005.-Vol. 109, № 49.- PP. 23209-23217

26. H. Lin, P. Palffy Muhoray, M.' A. Lee Liquid Crystalline: Gores for Optical Fibers.- Molecular Crystals and Liquid Crystals.- 1991.- Vol. 204,-PP. 189-200

27. G.P. Crawford, S. Zumer, Liquid crystal in complex geometries formed by polymer and porous networks, 1996, London: Taylor and Francis, 584 p.

28. K. Busch, S. John, Liquid-Crystal Photonic-Band-Gap Materials: The Tunable Electromagnetic Vacuum.- Phys. Rev. Lett.- 1999.- Vol. 83, № 5.-PP. 967-970

29. E. Yablonovitch, Liquid versus photonic crystals.- Nature.- 1999.-Vol. 401, № 6753.-PP. 539-541

30. S. W. Leonard, J. P. Mondia, H. M. van Driel et al, Tunable two-dimensional photonic crystals using liquid crystal infiltration.- Phys. Rev. B.- 2000.- Vol. 61, № 4.- PP. R2389-R2392

31. D. S. Wiersma, M. Colocci, R. Righini, F. Aliev, Temperature-controlled light diffusion in random media.- Phys. Rev. B.- 2001.- Vol. 64, № 14.-PP.l 44208-144214

32. R. Stannarius, F. Kremer, Liquid Crystals in Confining Geometries.-Lecture Notes in Physics.- 2004.- Vol. 634.- PP. 301-336

33. P. G. de Gennes and J. Prost, The Physics of Liquid Crystals, 1993, USA: Oxford University Press, 596 p.

34. G. S. Iannacchione, G. P.; Crawford, J. W Doane, D; Finotello Orientational; Effects on Confined 5CB.- Molecular Crystals and Liquid Crystals.- 1992.-Vol. 222.-PP. 205-213

35. Ch. Cramer, Th. Cramer, F. Kremer, and R. Stannarius Measurement of orientational order and mobility of a nematic liquid crystal in random nanometer confinement -J. Chem. Phys.- 1997.-Vol. 106.-PP. 3730-3743

36. G. P. Crawford, D. W. Allender, and J; W. Doane Surface elastic and molecular-anchoring properties of nematic liquid crystals confined to cylindrical cavities.- Phys. Rev. A.- 1992.- Vol. 45, № 12.- P. 8693-8708

37. S. Kralj and S. Zumer Saddle-splay elasticity of nematic structures confined to a cylindrical capillary.- Phys. Rev. E.- 1995.- Vol. 51, № 1.-PP. 366-379

38. Renata-Maria Marroum, G. S. Iannacchione, D. Finotello and M. A. Lee. Numerical study of cyllindrically confined nematic liquid crystals.- Phys.

39. Rev. E.- 1995.- Vol. 51, № 4.- PP. R2743-R2746

40. Bau-Jy Liang and Shu-Hsia Chen, Discontinuous Radial to Axial Transformation of Director Configuration in a Cylindrical Nematic Cavity.-JJAP.- 1991,- Vol. 30:- P. L1955-L1958

41. C. E. Williams, P. E. Cladis, M. Kleman, Screw Disclinations in Nematic Samples with Cylindrical Symmetry.- Molecular Crystals and Liquid Crystals.- 1973.- Vol. 21.- PP. 355-373

42. T. T. Alkeskjold, J. Laegsgaard and A. Bjarklev. All-optical modulation in dye-doped nematic liquid crystal photonic bandgap fibers.- Optics Express.- 2004.- Vol. 12, № 24.- PP. 5857-5871

43. S. Kralj, A. Zidansek, G. Lahajnar, et al, Nematic ordering in porous glasses: A deuterium NMR study- Phys. Rev. E.- 1996.- Vol. 53, № 4,-PP. 3629-3638

44. G. P. Crawford, D. W. Allender, and J. W. Doane. Surface elastic and molecular-anchoring properties of nematic liquid crystals confined to cylindrical cavities.- Phys. Rev. A.- 1992,- Vol. 45, № 12.- PP. 8693-8708

45. A. Mertelj and M. Copic. Dynamic light scattering as a probe of orientational dynamics in confined liquid crystals.- Phys. Rev. E.- 2000.-Vol. 61, № 2.- PP. 1622-1628

46. M. Ambrozic and S. Zumer, Chiral nematic liquid crystals in cylindrical cavities.- Phys. Rev. E.- 1996.- Vol. 54, № 5.- PP. 5187-5197

47. M. Kleman, Points, Lines and Walls, 1983, Chichester: Wiley

48. S. Kralj, S. Zumer, D. W. Allender. Nematic-isotropic phase transition in a liquid-crystal droplet.- Phys. Rev. A.- 1991.- Vol. 43, № 6.- PP. 2943-2952

49. Ping Sheng Phase Transition in Surface-Aligned Nematic Films.- Phys. Rev. Lett.- 1976.- Vol. 37, № 16.- PP. 1059-1062

50. Ping Sheng Boundary-layer phase transition in nematic liquid crystals.-Phys. Rev. A.- 1982.- Vol. 26, № 3.- PP. 1610-1617

51. H. Yokoyama. Nematic-isotropic transition in bounded thin films.- Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 2: Molecular and Chemical Physics.- 1988.-Vol. 84.-PP. 1023-1040

52. S. Kralj, S. Zumer The stability diagram of a nematic liquid crystal confined to a cylindrical cavity.- Liquid Crystals.- 1993.- Vol. 15, № 4.- PP. 521-527

53. E. C. Gartland Jr., P. Palffy-Muhoray, R. S. Varga Numerical Minimizationof the Landau-de Gennes Free Energy: Defects in Cylindrical Capillaries.-Mol. Cryst. Liq. Cryst.- 1991.- Vol. 199.- PP. 429-452

54. A. Golemme, S. Zumer, D. W. Allender, and J. W. Doane. Continuous Nematic-Isotropic Transition in Submicron-Size Liquid-Crystal Droplets.-Phys. Rev. Lett.- 1988.- Vol. 61, № 26.- PP. 2937-2940

55. M. M. Wittebrood, D. H. Luijendijk, S. Stallinga, et al, Thickness-dependent phase transition in thin nematic films.- Phys. Rev. E.- 1996.- Vol. 54, № 5.- PP. 5232-5234

56. T. J. Sluckin, A. Poniewierski, Wetting and Capillary Condensation in Liquid Crystal Systems.- Mol. Cryst. and Liq. Cryst.- 1990.- Vol. 179.- PP. 349-364

57. H. Lin and P. Palffy-Muhoray. Propagation of TM modes in a nonlinear, liquid-crystal waveguide.- Optics Letters- 1994.- Vol. 19, № 7.-PP. 436-438

58. H. Lin and P. Palffy-Muhoray. ТЕ and TM modes in a cylindrical liquid-crystal waveguide.- Optics Letters.- 1992.- Vol. 17, № 10.- PP. 722-724

59. Pieter J.M: Vanbrabant, J. Beeckman, K. Neyts, et al. A finite element beam propagation method for simulation of liquid crystal devices.- Optics Express.-2009.-Vol. 17, № 13,-PP. 10895-10909

60. M. В. Алфимов, A. M. Желтиков, А. А. Иванов, и др. Фотонно-кристаллические волноводы с перестраиваемой фотонной запрещенной зоной:- Письма в ЖЭТФ.- 2000.- Т. 71, № 12.- С. 714-719

61. R. D. Polak, G. P.1 Crawford, В. С. Kostival, J. W. Doane, and S. Zumer Optical determination of the saddle-splay elastic constant K24 in nematic liquid crystals.- Phys. Rev. E.- 1994.- Vol. 49, № 2.- PP. R978-R981

62. R. Ozaki, M. Ozaki, K. Yoshino, Light propagation analysis and high-speed electro-optic switching in one-dimensional photonic crystal with nematic liquid crystal defect layer.- Electr. and Comm. in Japan.- 2005.- Vol. 88, № 4,- PP. 46-53

63. Ch. Schuller, J. P. Reithmaier, J. Zimmermann, et al Polarization dependent optical properties of planar photonic crystals infiltrated with liquid crystals.- Appl. Phys. Lett.- 2005.- Vol. 87, № 12.- P. 121105

64. S. A. Rozanski Electrooptical properties of a nematic liquid crystal adsorbed in cellulose membrane.- Synthetic Metals.- 2000.- Vol. 109, № 1-3.- PP. 245-248

65. E. Pozhidaev, A. Bobrovsky, V. Shibaev, G. Elyashevich, M. Minchenko,

66. Ferroelectric liquid crystal composites based on the porous stretched polyethylene films.- Liquid Crystals.- 2010.- Vol. 37, № 5.- PP. 517-525

67. D. C. Zografopoulos, E. E. Kriezis, and T. D. Tsiboukis. Photonic crystal-liquid crystal fibers for single-polarization or high-birefringence guidance.-Optics Express.- 2006.- Vol: 14, № 12.- PP. 914-925

68. T. Maeda, K. Hiroshima, Vertically Aligned Nematic Liquid Crystal on Anodic Porous Alumina.- JJAP.- 2004.- Vol. 43, № 8A.- PP. L1004-L1006

69. B.A. Гуняков, В.П. Герасимов м др. Термооптическое переключение в одномерном фотонном кристалле.- Письма в ЖТФ.- 2006.- Т. 32, №21.- С. 76-83

70. Т. Т. Larsen and A. Bjarklev. Optical devices based on liquid crystal photonic bandgap fibres.- Optics Express.- 2003.- Vol. 11, № 20,- P. 2589

71. D. Semerenko, D. Shmeliova, S. Pasechnik, et al Optically controlled transmission of porous polyethylene terephthalate films filled with nematic liquid crystal.- Optics Letters 2010.- Vol. 35, № 13.- PP. 2155-2157

72. Deng-Ke Yang, Shin-Tson Wu, Fundamentals of Liquid Crystal Devices, 2006, Germany: John Wilay & Sons, 378 p.

73. L. Sirleto, G. Coppola, G. C. Righini, G. Abbate, Photonics Devices Based on Hybrid Approach Combining Liquid Crystals and Sol-Gel Waveguides.-Fiber and Integrated Optics.- 2006.- Vol. 25, № .- C. 175-194

74. Fang Du, Yan-Qing Lu, and Shin-Tson Wu. Electrically tunable liquid-crystal photonic crystal fiber.- App. Phys. Lett.- 2004.- Vol. 85, № 12.-PP.20-22

75. D. Noordegraaf, L. Scolari, J. Lasgsgaard et al Electrically and mechanically induced long period gratings in liquid crystal photonic bandgap fibers.- Optics Express.- 2007.- Vol. 15, № 13.- PP. 7901-7912

76. Ch, Cramer, H. Binder, M. Schubert, et al Optical properties of microconfined liquid crystals.- Mol. Cryst. amd Liq. Cryst.- 1996.-Vol. 282.- PP. 395-405

77. A.H. Захаров, K.B. Оскомов, C.B. Работкин, A.A. Соловьёв H.C. Сочугов. Плёнки легированного галлием оксида цинка, нанесённые с использованием несбалансированной магнетронной распылительной системы.- ЖТФ.- 2010.- Т. 80, № 5.- С. 127-131

78. Е. А. Колгин, Контроль толщин пленок при плазменном ВЧ распылении диэлектриков. Изв. Ленинград, электротехн. ин-та им. В. И. Ульянова (Ленина).- 1989.- Т. 406.- С. 57-60

79. В.А. Афанасьев, Оптические измерения: Учебник для вузов, 1981, Москва: Высш. Школа, 229 с.

80. Г. В. Креопалова, Н. JI. Лазарева^ Д. Т. Пуряев, Оптические измерения, 1987, Москва: Машиностроение, 264 с.

81. G. Tranter, J. Holmes, J. Lindon, Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry V. 2, 2000, UK: Elsevier, 2581 p.

82. A. M. Саржевский, Оптика. Полный курс, 2004, Москва: Едиториал УРСС, 608 с.

83. Дж. Гауэр, Оптические системы связи, 1989, Москва: Радио и связь, 504 с.

84. J. Speight, Lange's, Handbook of Chemistry, 2005, USA: McGraw-Hill

85. N. Priezjev and R. A. Pelcovits, Surface extrapolation length and director structures in confined nematics.- Phys. Rev. E.- 20001- Vol! 62, № 5,- PP. 6734-6738

86. Iam-Choon Khoo, Liquid Crystals, 2007, New Jersey: John Wiley & Sons, 369 p.

87. Т. R. Wolinski, К. Szaniawska, S. Ertman, et al. Influence of temperature and electrical fields? on propagation properties of photonic liquid-crystal fibres- Measurement Science and Technology.- 2006.- Vol: 17.-PP. 985-991

88. M. Bass, V. N. Mahajan, Handbook of optics Vol: I Geometrical and Physical Optics, Polarized Light, Components and Instruments, 2010, USA New York: McGraw-Hill, 1606 p.

89. JI M. Блинов, Электро- и магнитооптика жидких кристаллов, 1978, Москва: Наука, 384 с.

90. Xiangyi Nie, Ruibo Lu, Haiqing Xianyu, Thomas X. Wu, and Shin-Tson Wu. Anchoring energy and cell gap effects on liquid crystal response time.-JJAP.- 2007.-Vol. 101.-PP. 103110-103115

91. M. Vilfan, A. Mertelj, M. Copic. Dynamic light scattering measurements of azimuthal and zenithal1 anchoring of nematic liquid crystals.

92. Phys. Rev. E .- 2002.- Vol. 65, № 4.- PP. 041712-041718

93. Xihua LI, V. M. Kozenkov, Fion S.-Y. Yeung, et al Liquid-Crystal Photoalignment by Super Thin Azo Dye Layer.- JJAP.- 2006.- Vol. 45.- PP. 203-205

94. A. Muravsky, A. Murauski, V. Chigrinov, H. S. Kwok Light Printing of Grayscale Images on Optical Rewritable Electronic Paper.- JJAP.- 2008.-Vol. 47.- PP. 6347-635

95. JI. M. Блинов, E. И. Кац, А. А. Сонин. Физика поверхностных термотропных жидких кристаллов.- Успехи Физ. Наук.- 1987.- Т. 152, № 3.- С. 449-474

96. Д.А. Семеренко, Д.А. Абрамов, Д.В. Шмелёва, С.В. Пасечник Исследование возможности применения цифровых датчиков температуры типа dsl8b20 в конструкции термостата для оптической микроскопии.- Вестник МГУПИ.- 2009.- Т. 17.- С. 51-55

97. Cheng Ching Yu, Autotuning of PID controllers, 2006, Germany: Springer, 261 p.

98. А. Ддевич. Платиновые тонкоплёночные датчики температуры фирмы Heraeus Sensor Technology.- Современная электроника.- 2006.- Т. 6.- С. 10-13

99. Е.И. Кац. Фазовый переход нематик — нематическое стекло в порах.-Письма в ЖЭТФ.- 1997.- Т. 65, № 5.- С. 696-698

100. S.V. Pasechnik, V.G. Chigrinov and D.V. Shmeliova, Liquid Crystals. Viscous and Elastic Properties, 2009, Berlin: Wiley VCH, 425 p.

101. Z. Bradac, S. Kralj, and S. Zumer. Molecular dynamics study of nematic structures confined to a cylindrical cavity.- Phys. Rev. E.- 1998.- Vol. 58, № 6.- PP. 7447-7454