Влияние граничных условий на структуру и оптическую текстуру капель нематика, диспергированного в полимерной матрице

Прищепа, Оксана Олеговна

Влияние граничных условий на структуру и оптическую текстуру капель нематика, диспергированного в полимерной матрице тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Прищепа, Оксана Олеговна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Красноярск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Влияние граничных условий на структуру и оптическую текстуру капель нематика, диспергированного в полимерной матрице»

Автореферат диссертации на тему "Влияние граничных условий на структуру и оптическую текстуру капель нематика, диспергированного в полимерной матрице"

На правах рукописи

Прищепа Оксана Олеговна

ВЛИЯНИЕ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ НА СТРУКТУРУ И

ОПТИЧЕСКУЮ ТЕКСТУРУ КАПЕЛЬ НЕМАТИКА, ДИСПЕРГИРОВАННОГО В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ

01.04.05-оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Красноярск - 2005

Работа выполнена в Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Зырянов Виктор Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

профессор Подопригора Владимир Георгиевич

кандидат физико-математических наук доцент Сорокин Анатолий Васильевич

Ведущая организация: Институт теоретической и прикладной

механики СО РАН (г. Новосибирск)

Защита состоится " " Вмь&фЛ. 200¿Г г. в часов О0 мин. на заседании специализированного Диссертационного Совета Д 003.055.01 в Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН по адресу: 660036 г. Красноярск, Академгородок.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Автореферат разослан " иёА^/СЛ. 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук

А.Н. Втюрин

2261433

Л06СЗ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Разработка и совершенствование современных устройств для оптоэлек-троники, информационных технологий, лазерной техники и других применений невозможно без создания новых функциональных материалов. Одним из них являются жидкокристаллические композиты, состоящие, как минимум, из двух компонентов - жидкого кристалла (ЖК) и матрицы, в качестве которой могут быть стекла, полимеры, изотропные жидкости, эпоксидные компаунды и др. Среди композитных сред капсулированные полимером жидкие кристаллы (КПЖК) [1] занимают особое место. Данный материал, представляющий собой полимерную пленку с диспергированными в ней каплями жидкого кристалла, сочетает полезные качества, присущие как полимерам, так и жидким кристаллам. Он характеризуется простой и недорогой технологией изготовления, гибкостью, надежностью в эксплуатации, высокими быстродействием и чувствительностью к внешним воздействиям, в особенности, к электрическому полю.

Фундаментальные исследования КПЖК сред нацелены на выяснение взаимосвязи структурных характеристик композитных пленок и материальных параметров используемых компонентов с макроскопическими (магнитными, электрическими и оптическими) свойствами материала. Специфика структурной организации КПЖК пленок определяется, прежде всего, большим многообразием различных видов ориентационного упорядочения (конфигураций директора) жидкого кристалла в объемных образованиях сложной формы, наличием в них топологических дефектов - дисклинаций, их высокой чувствительностью к различным воздействиям. С другой стороны, конфигурация директора является основным фактором, определяющим особенности оптических и электрооптических свойств ЖК материалов, что убедительно показано, например, в работе [2].

Первые микроскопические наблюдения капельных ЖК дисперсий были проведены еще в XIX веке основоположником науки о жидких кристаллах О. Леманом [3]. Диспергируя нематический ЖК в канадском бальзаме и других вязких матрицах, он выявил два различных типа упорядочения оптической оси - биполярное и радиальное. В последующих работах других авторов было установлено, что ориентационное упорядочение жидкого кристалла в каплях зависит от ряда факторов: соотношения констант упругости ЖК, величины и формы капель, внешних воздействий и граничных условий.

Анализ публикаций по данной тематике показал, что, в основном, работы были нацелены на исследование структурного упорядочения в каплях ЖК при однородных тангенциальных или нормальных граничных условиях, и его трансформации при внешнем воздействии (температуры, электрического и магнитного полей). Однако конфигурацию директора и, следовательно, макроскопические оптические и электрооптические характеристики композитного материала можно кардинально изменить за счет модификации поверхностного

сцепления, что и определяет актуальность данны

В работе [4] было показано, что в каплях НЖК, диспергированного в изотропной жидкости, при изменении граничных условий от планарных к го-меотропным, биполярная конфигурация трансформировалась в радиальную через последовательность переходных ориентационных структур с образованием дополнительных поверхностных дисклинаций. Но исследования аналогичных явлений в каплях нематика, диспергированного в твердой матрице, проведены не были.

Цель работы и задачи исследований

Целью работы являлось исследование влияния граничных условий на структурное упорядочение и оптическую текстуру капель нематического жидкого кристалла, диспергированного в полимерной матрице.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Адаптировать растворную технологию фазового разделения для используемой композиции и приготовить образцы КПНЖК пленок с монослой-ным расположением капель нематика, допиройанного поверхностно-активным веществом (сурфактантом);

2. С использованием поляризационного оптического микроскопа исследовать текстурные картины капель нематика. Определить особенности ориентации директора на поверхности капель ЖК в образцах с различным содержанием сурфактанта;

3. Используя метод минимизации энергии изгибовых деформаций поля директора, провести расчет ориентационных структур для граничных условий, соответствующих экспериментально наблюдаемым;

4. Для полученных конфигураций директора рассчитать текстурные картины. Сопоставляя результаты расчета оптических текстур с экспериментально наблюдаемыми картинами, выявить конфигурации директора, реализующиеся в каплях нематика при различных граничных условиях.

Научная ценность и новизна

1. Обнаружены и экспериментально исследованы новые стабильные ориента-ционные структуры, образующиеся в каплях нематического ЖК, диспергированного в полимерной матрице. Такие капли формируются при вариации граничных условий от тангенциальных к нормальным за счет добавки поверхностно-активного вещества. Отличительной чертой обнаруженных структур является наличие лишь одного поверхностного дефекта;

2. Установлено, что добавка сурфактанта в определенном диапазоне концентраций приводит к формированию неоднородного (в том числе наклонного) сцепления молекул ЖК на границе раздела с полимером;

3. Проведен численный расчет ориентационных структур и соответствующих текстурных картин капель нематика с неоднородными граничными условиями;

4. Идентифицировано распределение поля директора ЖК в новых ориентаци-

онных структурах, путем сравнения их микрофотографий с рассчитанными оптическими текстурами;

5. Обнаружено, что, наряду со стабильными конфигурациями директора, в КПНЖК пленках образуются долгоживущие нестабильные ориентацион-ные структуры; исследована их эволюция.

Практическая значимость

1. Результаты работы, демонстрирующие последовательность ориентацион-но-структурных переходов в каплях нематика, являются основой для развития методов управления оптическими свойствами КПЖК пленок посредством вариации поверхностного сцепления за счет внешних факторов;

2. Совокупность текстурных картин капель нематиков и соответствующих им конфигураций директора представляет собой систематизированное руководство для идентификации ориентационного упорядочения директора в каплях НЖК с варьируемым поверхностным сцеплением;

3. Развит метод численного расчета конфигураций директора и текстурных картин в приложении к каплям тематического ЖК с неоднородными граничными условиями.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. При добавлении лецитина, варьируемой концентрации, в тематический жидкий кристалл, диспергированный в полимере с тангенциальным сцеплением, образуются капли с новыми стабильными конфигурациями директора, которые характеризуются наличием лишь одного поверхностного точечного дефекта-буджума;

2. В обнаруженных ориентационных структурах реализуются неоднородные граничные условия, при этом угол сцепления директора ЖК на границе раздела с полимером может меняться от 0° до 90°;

3. Теоретическое описание новых конфигураций директора возможно при использовании классического метода минимизации энергии упругих деформаций и введении в процедуру расчета неоднородных граничных условий, соответствующих экспериментально наблюдаемым;

4. Наряду со стабильными конфигурациями директора, в КПНЖК пленках образуются долгоживущие нестабильные ориентационные структуры, которые со временем трансформируются в классическую биполярную конфигурацию;

5. Энергия упругих деформаций тематической капли с «вытекшей» радиальной (escaped radial) структурой существенно больше энергии упругих деформаций капли с радиальной конфигурацией, что означает невозможность стабильного существования «вытекшей» радиальной структуры в отсутствие внешних воздействий.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы представлялись, докладывались и обсуждались на 12th International Symposium «Advanced Display Technologies» (Korolev, Moscow Region, Russia, 2003); Всероссийской научно-технической конференции "Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы: получение, свойства, применение" (Красноярск, 2003); 20th International Liquid Crystal Conference (Ljubljana, Slovenia, 2004); 13a1 SID Symposium «Advanced Display Technologies» (Minsk, Belarus, 2004); VII Международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АГТЭП-2004 (Новосибирск, 2004); IV конференции молодых ученых СО РАН, посвященной М.А. Лаврентьеву (Новосибирск, 2004); Научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых-физиков «Физика и Эйнштейн» НКСФ-2005 (Красноярск, 2005); 14th SID Symposium «Advánced Display Technologies» (Crimea, Ukraine, 2005); Конференциях молодых ученых КНЦ СО РАН (Красноярск, 2004,2005 гг).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 5 статей в зарубежных и отечественных журналах (Physical Review Е, Письма в ЖЭТФ, Molecular Crystals and Liquid Crystals, Жидкие кристаллы и их практическое использование, Вестник КГУ), 6 статей в сборниках материалов российских и международных конференций, 2 тезисов конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 96 страницах, включая 46 рисунков, список цитируемой литературы содержит 91 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика работы: обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследований, показана научная новизна и практическая значимость результатов, перечислены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации материалов диссертации и представлен список опубликованных работ.

Первая глава - обзорная, состоящая из нескольких разделов. В разделе

1.1 приведена классификация жидких кристаллов, показаны особенности структурного упорядочение нематиков, холестериков и смектиков. В разделе

1.2 описаны упругие свойства ЖК, приведены соотношения для определения плотности свободной энергии ЖК при наличии изгибовых деформаций поля директора. Здесь также описаны некоторые электрооптические эффекты, иллюстрирующие принципы работы ЖК в оптоэлектронных устройствах. Раздел

1.3 содержит общее описание композитных жидких кристаллов и методов их приготовления. В разделе 1.4 описаны пленки капсулированных полимером

нематических жидких кристаллов (КПНЖК) и перечислены основные требования, предъявляемые к их компонентам. В разделе 1.5 представлен обзор всех известных к началу данных исследований типов ориентационного упорядочения директора в нематических ЖК каплях и различных факторов, влияющих на их образование. Описан процесс трансформации биполярной конфигурации директора в радиальную при изменении граничных условий от тангенциальных к нормальным в каплях нематика, диспергированных в изотропной жидкости [4]. В разделе 1.6 подробно описана широко используемая методика численного расчета поля директора посредством минимизации упругой энергии ЖК, а также теоретический метод моделирования текстурных картин капель нематиков. В конце главы сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе представлен перечень используемых материалов с обоснованием их выбора, описаны методики приготовления образцов и их экспериментальных исследований. Основным компонентом КПЖК пленок был широко известный нематический ЖК 5ЦБ (4-н-пентил-4'-цианобифенил), хорошо изученный различными методами, что дает возможность сравнивать полученные результаты с данными независимых исследований.

С,Н„-<0ЬЧ0Ь-С^ ЖК5ЦБ

Поливинилбутираль (ПВБ), обеспечивающий тангенциальное (планарное) сцепление с исследуемым ЖК был выбран в качестве полимерной матрицы. Данный полимер имеет ряд общих растворителей с 5ЦБ. Кроме того, его показатель преломления близок к обыкновенной компоненте показателя преломления 5ЦБ.

Вариация межфазных граничных условий в композитной пленке осуществлялась за счет добавки поверхностно-активного вещества (сурфактанта) -лецитина. Лецитин, относящийся к классу фосфолипидов, обеспечивает при определенной его концентрации гомеотропное сцепление молекул ЖК на границе раздела.

Т i2

0_(J Лецитин

1 ч

CHj-сн

I ? ^

СН2—О— Р —О —CHj—СН2 — N*—сн,

Образцы КПЖК пленок приготавливались с использованием метода фазового разделения из раствора (SIPS) при испарении общего для всех комоп-

нентов растворителя - этанола. Морфологические параметры структуры (величина ЖК капель, их форма и относительное расположение в полимерной матрице) зависели от состава композиции, температуры и скорости испарения растворителя. Экспериментальные исследования оптических картин и ориен-тационного упорядочения директора в каплях нематика проводились при помощи поляризационного микроскопа РОЬАМР-ИЗ, сопряженного с видеокамерой и компьютером. В заключение главы описывается методика численных расчетов ориентационного упорядочения директора в каплях нематика, усовершенствованная нами путем задания по всей границе раздела распределения поверхностного сцепления, соответствующего экспериментальному. Данная методика основана на процедуре минимизации, энергии упругих деформаций в нематических ЖК, проводимой в декартовых координатах в рамках одноконстантного приближения:

где К-среднее значение модуля упругости (К = [Кп + К22 + АГ33]/3).

Третья глава содержит результаты исследований оптических текстур и ориентационного упорядочения директора в каплях нематического ЖК со стабильными структурами. Новые конфигурации директора были обнаружены в серии образцов КПНЖК пленок в результате модификации межфазных граничных условий за счет добавки сурфактанта различной концентрации. В отсутствие поверхностно-активного вещества, при однородных планарных граничных условиях, как известно, в КПНЖК пленках формируются хорошо изученные биполярные конфигурации (рис. 1а), характеризующиеся наличием двух точечных дефектов-буджумов. Добавление лецитина в ЖК приводит к образованию ряда новых структур, принципиальным отличием которых от биполярной конфигурации, является наличие лишь одного поверхностного точечного дефекта. Например, в образце, содержащем 0.08 % лецитина, наряду с биполярными, преобладающее количество капель (около 70 %) имеют структуру с одним разрушенным буджумом, показанную на рис. 16. В КПНЖК пленках с более высоким содержанием сурфактанта (0.1 %), образуются капли с монополярной конфигурацией (рис. 1с), имеющие также лишь один точечный дефект на поверхности. Сравнительный анализ структур, показанных на рис. 1 а-с, показывает, что в этом диапазоне изменения концентрации лецитина, увеличение его содержания вызывает все большее выпрямление линий директора. Следовательно, такая тенденция может привести к формированию структуры (рис. 1(1), в которой линии директора будут практически прямыми, исходя из буджума, как лучи света от заходящего солнца. При повышении концентрации сурфактанта в ЖК до 1% и более, угол сцепления между молекулами ЖК и границей раздела значительно изменяется по всей поверхности капли, включая окрестности второго буджума. Как известно из топологического анализа [4], изменение сцепления до гомеотропного состояния вызывает трансформацию такого буджума в

(1)

объемный точечный дефект-еж вблизи поверхности, который затем отрывается и уходит в центр капли (радиальная структура, показанная на рис. 1/). Это позволяет назвать рассматриваемую конфигурацию директора пред-радиальной (рис. 1е).

Классическая методика идентификации конфигураций директора в каплях ЖК [5] включает в себя следующие шаги: определение угла наклона директора ЖК на поверхности капли, исходя из анализа экспериментальных текстур; численный расчет конфигураций директора с использованием полученных данных по поверхностному сцеплению; расчет текстурных картин капель нематика и их сравнительный анализ с микрофотографиями образца. В случае согласия сравниваемых картин можно говорить о корректной идентификации ориентационной структуры капель ЖК.

Согласно данной методике нами проведены соответствующие теоретические расчеты обнаруженных ориентационных структур (рис. 2). Прежде всего необходимо подчеркнуть, что использование однородного поверхностного сцепления (даже наклонного) не позволяет смоделировать ни одну из новых структур. Анализ экспериментальных картин капель нематика также свидетельствует о неоднородном распределении угла наклона директора по поверхности капли. Лишь введя неоднородные граничные условия, соответствующие экспериментальным оценкам, нам удалось рассчитать конфигурации директора, текстурные картины которых (рис. 2, справа) хорошо согласуются с экспериментально наблюдаемыми (рис. 1, центральный столбец). Это согласие свидетельствует о правильности подбора граничных условий в процедуре расчета и идентификации ориентационных структур.

Таким образом, нами обнаружены и детально изучены новые стабильные конфигурации директора (рис. 1 Ь-е). По итогам исследований можно сделать однозначный вывод о трансформации ориентационной структуры капель нематика при увеличении содержания лецитина, которая выглядит как последовательность, представленная на рис. 1 (левый столбец). Как оказалось, такой эволюционный ряд соответствует второму сценарию взаимопревращения топологических дефектов без формирования дополнительных дисклинаций в объеме и на поверхности ЖК, предсказанному в работе [4]. Следует отметить, что в [4] в рамках топологического анализа рассматривалась трансформация точечных дефектов-буджумов в одной и той же капле при плавном изменении граничных условий от тангенциальных к нормальным. Интересно, что и в разных образцах, отличающихся содержанием сурфактанта, реализуется аналогичная эволюция топологических дефектов.

Необходимо подчеркнуть, что в одном и том же образце композитной пленки возможно появление капель с различными конфигурациями директора. По-видимому, основной причиной этого является неоднородность распределения лецитина в объеме КПЖК пленки.

(а)

«* 2и.

(Ь)

(с)

(Ф

(е)

Рис. 1. Схематическая последовательность ориентационных структур (левый столбец) и микрофотографии (центральный столбец - в скрещенных поляризаторах, правый - без анализатора) капель 5ЦБ, диспергированных в ПВБ; (а) биполярная, (Ь) капля с одним разрушенным буджумом, (с) монополярная, (ф структура заходящего солнца, (е) пред-радиальная, ф радиальная.

3 Тангенциальные граничные условия

* Наклонное сцепление

з Нормальные граничные условия

(а)

Ф)

(с)

(Ф

(е)

Рис. 2. Рассчитанные конфигурации директора (слева) и соответствующие текстурные картины в скрещенных поляризаторах (справа) капель нематика; (а) биполярная, (Ь) капля с одним разрушенным буджумом, (с) монополярная, (ф структура заходящего солнца, (е) пред-радиальная, ф радиальная.

В четвертой главе изложены результаты исследования оптических текстур и ориентационного упорядочения в каплях нематического ЖК с нестабильными конфигурациями директора.

Экспериментальные исследования КПНЖК пленок, проведенные в настоящей работе, показали, что ни при какой концентрации лецитина не образуются стабильные конфигурации, которые можно было бы идентифицировать, как «вытекшие» радиальные (escaped radial) Для выявления специфики таких структур в разделе 4.1 был проведен расчет присущей им конфигурации директора и соответствующих текстурных картин по следующей оригинальной схеме. В объеме капли был задан искусственный дефект в виде маленькой сферы радиусом г = 0.02R с жестким гомеотропным сцеплением на ее внешней поверхности. Сначала мы расположили сферу в центре капли, и получили в результате упорядочение директора (рис. За), типичное для классической радиальной структуры. Перед следующим циклом расчетов мы перемещали сферу вдоль радиуса капли на расстояние Ах = 0.02R. Каждый раз в качестве исходной структуры при новом положении сферы мы использовали результаты расчета для предыдущего шага. При таком алгоритме расчет приводит к получению стабильных конфигураций, структурным дефектом которых является сфера (рис. 3b-d). Стабильные конфигурации получаются при перемещении сферы вплоть до положения дефекта х = 0.92R на оси X (рис. 3d). При х > 0.92 происходит рождение еще одного точечного дефекта, который в процессе процедуры минимизации отделяется от искусственной сферы fa уходит в центр капли. Тем не менее, уже при х = 0.92R получается конфигурация директора близкая к «вытекшей» радиальной. Для полученных конфигураций директора мы рассчитали соответствующие им текстуры капель в скрещенных поляризаторах. Расчет показал, что оптические текстуры «вытекшей» радиальной структуры (рис. 3d, центральный столбец) существенно отличаются от текстур пред-радиальных капель (рис. le, центральный столбец).

Кроме этого, мы рассчитали энергию упругих деформаций Fe, в объеме капли радиусом R = 1 мкм в зависимости от положения дефекта. При расположении сферы в центре капли Fe¡ = 1.445хЮ~16 Дж. Значение этой величины совпадает со значением упругой энергии, рассчитанной по хорошо известной формуле F = 87i/^(R-r) без учета сферы. Это показывает, что вводимый нами дефект не искажает результаты расчета. При удалении сферы от центра капли упругая энергия увеличивается, как показано на рис. 4. Мы экстраполировали расчетную зависимость до х = R и, таким образом, оценили, что упругая энергия «вытекшей» радиальной структуры превышает Fe¡ радиальной приблизительно в 1.17 раза. Таким образом, полученный результат, по сути, является теоретическим обоснованием нестабильности «вытекшей» радиальной структуры. Однако, сделанный вывод не противоречит тому, что такую конфигурацию можно наблюдать в динамике структурных превращений капель нематика [4], либо как стабильную структуру при воздействии электрического поля [6].

Рис. 3. Конфигурации директора (левый столбец) и соответствующие текстуры в скрещенных поляризаторах (в центральном столбце - ось симметрии капли параллельна поляризатору, в правом - повернута на 45°) в капле нематика с нормальными граничными условиями, рассчитанные при различных положениях точечного дефекта-ежа. (а) х = 0, (Ь) х = О.ЗОЯ, (с) х = О.бОЯ, (ф х = 0.9211.

Х,мжм

Рис. 4. Упругая энергия капельных структур (см. рис. 3) в зависимости от положения точечного дефекта-ежа.

В разделе 4.2 описана нестабильная супер-твист-биполярная конфигурация директора, образующаяся в КПНЖК пленке без примеси лецитина (рис. 5) Текстура таких капель в скрещенных поляризаторах (рис. 5с) похожа на текстурную картину радиальных структур (рис. 1/ центральный столбец). Однако наблюдение в геометрии с выключеннылЛшализатором (рис. 5с1) показывает, что их конфигурации принципиально различны, поскольку ориентация директора на границе капли (рис. 5) близка к тангенциальной. На основе детального изучения текстурных картин таких капель была построена схема ори-ентационного упорядочения директора, представленная на рис. 5 а, Ь Исследование супер-твист-биполярных структур показало, что с течением времени (порядка нескольких месяцев) они трансформируются в классические биполярные. При этом, как следует из регулярных наблюдений ансамбля капель, могут реализоваться два сценария превращения: либо через промежуточную слабо закрученную биполярную конфигурацию с последующим поворотом оси симметрии в плоскость пленки, либо через сложную многодефектную конфигурацию. Детальное описание переходных структур приведено в разделе 4.2.

(а)

(Ь)

(с)

шщж,

кмт/ -/гш^ф

(Ф

Рис. 5. Схема конфигурации директора супер-твист-биполярной капли: вид сбоку (а), вид сверху (Ъ). Микрофотографии супер-твист-биполярной капли в геометрии скрещенных поляризаторов (с), без анализатора (ф.

В образцах КПНЖК пленок с содержанием лецитина около 0.24 % (раздел 4.3), наряду со стабильными ориентационными структурами, образуются капли (рис. 6), периферийные участки которых сходны с текстурами супертвист-биполярных капель. На рис. 6с видны четыре полосы погасания, расположенные крестообразно, а при наблюдении без анализатора (рис. 6сГ) также максимально резко проявляются верхняя и нижняя части окружности капли, т.е. те участки границы, к которым поляризация света направлена по касательной. Следовательно, в периферийной области директор имеет упорядочение, близкое к тороидальному. Однако, в отличие от супер-твист-биполярной структуры, центральная часть капель в скрещенных поляризаторах (рис. 6с) выглядит как темное пятно и остается неизменной при повороте столика микроскопа. Это может быть лишь в том случае, когда директор в центральной области капли ориентирован перпендикулярно плоскости пленки (директор ЖК направлен вдоль оси зрения). Отсюда следует, что тороидальное упорядо-

чение директора, реализующееся в экваториальной (светлой) области капли при удалении от поверхности испытывает твист-деформацию, переходя в центральное ядро с ориентацией директора перпендикулярно плоскости пленки. Схема ориентационного упорядочения директора в твист-тороидальной капле, соответствующая этим особенностям, показана на рис. 6 а, Ь.

(а) (Ь) (с) (ф

Рис. 6. Схема конфигурации директора твист-тороидальной капли: вид в поперечном сечении (а), вид сверху (Ь). Микрофотографии твист-тороидальной капли в геометрии скрещенных поляризаторов (с), без анализатора (ф.

Данная конфигурация, также как и супер-твист-биполярная, является нестабильной. В течение нескольких месяцев после изготовления КПЖК пленки твист-тороидальные капли постепенно преобразуются в классические биполярные. Переходные структуры между твист-тороидальными и биполярными каплями, а также их оптические текстуры подробно анализируются в разделе 4.3.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведено исследование влияния граничных условий на структурную организацию и оптическую текстуру капель тематического жидкого кристалла 5ЦБ, диспергированного в поливинилбутиральной матрице, обеспечивающей тангенциальную ориентацию директора. Изменение поверхностного сцепления от тангенциального до нормального достигалось за счет вариации концентрации гомеотропного сурфактанта - лецитина, добавляемого в ЖК.

2. Обнаружены новые стабильные конфигурации директора, формирующиеся в диапазоне изменения концентрации лецитина 0 - 1 %, которые образуют последовательность структур, промежуточных между биполярной и радиальной. Подробно описаны наиболее характерные из них: структура с одним разрушенным буджумом, монополярная конфигурация, структура заходящего солнца, пред-радиальная конфигурация. Отличительной чертой новых структур является наличие лишь одного поверхностного точечного дефекта-буджума.

тангенциального сцепления вблизи второго. Установлено, что при увеличении содержания гомеотропного сурфактанта буджумы трансформируются последовательно друг за другом. Сначала один из них разрушается и исчезает. Затем второй буджум превращается в объемный дефект-еж, который при концентрации лецитина более 1 % локализуется в центре капли, формируя стабильную радиальную конфигурацию. >*

4. Впервые проведен численный расчет ориентационного упорядочения директора в нематических ЖК каплях с неоднородными граничными условиями. Для решения этой задачи были использованы эмпирические соотношения, описывающие распределение угла поверхностного сцепления на межфазной границе ЖК-полимер, которые соответствовали реальным границам раздела, наблюдаемым в эксперименте. На основе полученных данных о распределении поля директора проведен расчет соответствующих оптических текстур ЖК капель в геометрии скрещенных поляризаторов. Сравнительный анализ микрофотографий капель с результатами расчета оптических текстур позволил идентифицировать конфигурации директора, реализующиеся в каплях нематика при различных граничных условиях.

5. Впервые проведено численное моделирование поля директора и оптических текстур «вытекшей» радиальной (escaped radial) структуры, из которого следует, что локализация объемного точечного дефекта-ежа вблизи поверхности капли приводит к увеличению энергии упругих деформаций в 1.17 раза по сравнению с радиальной конфигурацией. Это означает невозможность существования в исследуемой композиции стабильной «вытекшей» радиальной структуры в отсутствие внешних воздействий. Экспериментальные наблюдения подтверждают данный вывод, показывая отсутствие капель с текстурными картинами, присущими такой конфигурации.

6. Показано, что в КПНЖК пленках наряду со стабильными конфигурациями директора могут образоваться нестабильные ориентационные структуры: супер-твист-биполярная и твист-тороидальная. Причиной формирования и эволюции таких структур может быть высокоупорядоченная одноосная ориентация макромолекул в экваториальной области полимерной стенки, возникающая в процессе фазового разделения и постепенно ослабляющая- А ся с течением времени. Нестабильные конфигурации в течение нескольких месяцев трансформируются в классическую биполярную структуру.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Прищепа О.О., Шабанов А.В., Зырянов В.Я. Трансформация конфигурации директора в каплях нематического жвдкого кристалла при изменении граничных условий // Письма в ЖЭТФ. - 2004. - Т.79, №6. - С. 315-319.

2. Prishchepa О.О., Shabanov A.V., Zyryanov V.Ya. Director configurations in nematic droplets with inhomogeneous boundary conditions // Physical Review E. -2005. - V.72. -No3.-031712.

3. Prischepa O.O., Shabanov A.V., Zyryanov V.Ya. Director configurations within nematic droplets doped by lecithin // Molecular Crystals and Liquid Crystals. -2005. - V.438. - P. 141[1705]-150[1714].

4. Прищепа O.O., Зырянов В Я., Шабанов В.Ф. Нестабильные конфигурации директора в каплях нематического жидкого кристалла, диспергированного в полимере // Жидкие кристаллы и их практическое использование. - 2005. -Вып.3-4. - С. 54-63.

5. Прищепа О.О., Зырянов В.Я. Исследование неравновесных ориентацион-ных структур в каплях нематического жидкого кристалла с варьируемым поверхностным сцеплением // Вестник Красноярского государственного университета. - 2005. - Вып. 4. - С. 82-88.

6. Prischepa О.О., Zyryanov V.Ya. Texture and optical properties of stretched composite films doped by lecithin // 12th International Symposium «Advanced ,Display Technologies: Basic Studies of Problems in Information Display»: SID Proceedings. - Korolev, Moscow Region, Russia, 2003. - P. 137-140.

7. Прищепа O.O., Зырянов В.Я., Шабанов В.Ф. Текстуры и ориентационные структуры капсулированных полимером капель нематического жидкого кристалла с добавлением лецитина // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы: получение, свойства, применение". - Красноярск, 2003. -С. 26-29.

8. Прищепа О.О. Конфигурации директора в каплях нематического жидкого кристалла, допированного лецитином // Материалы конференции молодых ученых КНЦ СО РАН. - Красноярск, 2004. - С. 39-42.

9. Prischepa О., Shabanov A., Zyryanov V. Director configurations within nematic droplets doped by lecithin. 20th International LC Conference, Ljubljana, Slovenia, 2004, Abstracts, p.757.

10. Prischepa O.O., Parshin A.M., Barannik A.V., Shabanov A.V., Zyryanov V.Ya. Structure, electro- and magnetooptical properties of PDNLC films doped by lecithin // Proceedings of 13л SID Symposium «Advanced Display Technologies». - Minsk, Belarus, 2004. - P. 107 - 109.

11. Прищепа O.O., Шабанов A.B., Зырянов В.Я. Радиальная конфигурация в каплях нематика с наклонной ориентацией директора на границе раздела // Материалы VII Международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2004. - Новосибирск, 2004. - Т.2. -С. 246-249.

12. Баранник A.B., Прищепа О.О., Шабанов A.B. Влияние примесных добавок на ориентационную структуру и динамику электрооптического отклика в дисперсных системах жидкий кристалл - полимер // Материалы IV конференции молодых ученых СО РАН, посвященной М.А. Лаврентьеву. - Новосибирск - 2004. - Часть I. - С. 41-45.

13. Прищепа О.О. Исследование ориентационного упорядочения в каплях нематического жидкого кристалла при вариации граничных условий // Тезисы докладов научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых-физиков «Физика и Эйнштейн» НКСФ-2005. - Красноярск, 2005. -

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Жаркова Г.М., Сонин A.C. Жидкокристаллические композиты. - Новосибирск: Наука, 1994. - 214 с.

2. Ковальчук A.B., Курик М.В., Лаврентович О.Д., Серган В.В. Структурные превращения в каплях нематика во внешнем электрическом поле // ЖЭТФ. -1988.-Т. 94, №5. - С. 350-364.

3. Lehmann О. Die Structure kristallinischer Flüssigkeiten // Ztschr.phys.Chem. -1890.-Bd. 5.-S. 427-435.

4. Воловик Г.Е., Лаврентович О.Д. Топологическая динамика дефектов: буд-жумы в каплях нематика // ЖЭТФ. - 1983. - Т. 85, №6(12). - С. 1997-2010.

5. Ondris-Crawford R., Boyko Е.Р., Wagner B.G., Erdmann J. H., S. Zumer, and J.W. Doane Microscope textures of nematic droplets in polymer dispersed liquid crystal // J. Appl. Phys. - 1991. - V. 69, No. 9. - P.6380-6386.

6. Xu F., Kitzerow H.-S., and Crooker P.P. Electric-field effects on nematic droplets with negative dielectric anisotropy // Phys. Rev. A. - 1992. - V. 46. - P. 6535-

C. 102.

6540.

Подписано в печать 25.11.05 г. Формат 60x85/16. Гарнитура Тайме. Уч. изд. л. 0.9 Усл. печ. л. 1.2. Тираж 70. Заказ № 40

Отпечатано в типографии Института физики СО РАН 660036, Красноярск, Академгородок, ИФ СО РАН

Р25 8 04

РНБ Русский фонд

2006-4 29603

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Прищепа, Оксана Олеговна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КАПСУЛИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОМ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ (ОБЗОР)

1.1. Классификация жидких кристаллов. Особенности структурного упорядочения нематиков.

1.2. Упругие свойства и электрооптические эффекты в нематических жидких кристаллах

1.2.1. Упругие свойства НЖК.

1.2.2. Электрооптические эффекты в нематических ЖК.

1.3. Композитные жидкие кристаллы и методы их приготовления.

1.3.1. Эмульгирование.

1.3.2. Технологии фазового разделения.

1.4. Капсулированные полимером нематические жидкие кристаллы.

1.5. Конфигурации директора в каплях нематических ЖК.

1.6. Методики численного расчета поля директора и текстурных картин капель нематиков.

1.7. Постановка цели и задач исследований.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ КПЖК ПЛЕНОК

2.1. Выбор материалов и их характеристики

2.1.1. Полимер.

2.1.2. Жидкий кристалл.

2.1.3. Сурфактанты.

2.2. Приготовление композитных пленок.

2.3. Методика изучения морфологических характеристик композитных пленок и оптических текстур капель жидких кристаллов.

2.4. Компьютерное моделирование ориентационного упорядочения директора в каплях нематика с неоднородными граничными условиями и соответствующих текстурных картин.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕКСТУРНЫХ КАРТИН И СТРУКТУРНОГО УПОРЯДОЧЕНИЯ КАПЕЛЬ НЕМАТИЧЕСКОГО ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА СО СТАБИЛЬНЫМИ КОНФИГУРАЦИЯМИ ДИРЕКТОРА.

3;1. Экспериментальное исследование оптических текстур капель нематиков при различных концентрациях сурфактанта. Моделирование стабильных конфигураций директора и текстур капель с неоднородными граничными условиями

3.1.1. Биполярная конфигурация.

3.1.2. Капля с одним разрушенным буджумом.

3.1.3. Монополярная структура.

3.1.4. Структура заходящего солнца.

3.1.5. Пред-радиальная структура.

3.1.6. Радиальная конфигурация.

3.2. Последовательность новых конфигураций директора и их распределение в ансамбле капель нематика.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕКСТУРНЫХ КАРТИН И ОРИЕНТАЦИОННОГО УПОРЯДОЧЕНИЯ КАПЕЛЬ НЕМАТИЧЕСКОГО ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА С

НЕСТАБИЛЬНЫМИ КОНФИГУРАЦИЯМИ ДИРЕКТОРА

4.1. Расчет «вытекшей» радиальной (escaped radial) структуры.

4.2. Супер-твист-биполярная структура.

4.3. Твист-тороидальная структура.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Введение диссертация по физике, на тему "Влияние граничных условий на структуру и оптическую текстуру капель нематика, диспергированного в полимерной матрице"

Актуальность темы

Разработка и совершенствование современных устройств для оптоэлектроники, информационных технологий, лазерной техники и других применений невозможно без создания новых функциональных материалов. Одним из них являются жидкокристаллические композиты, состоящие, как минимум, из двух компонентов — жидкого кристалла (ЖК) и матрицы, в качестве которой могут быть стекла, полимеры, изотропные жидкости, эпоксидные компаунды и др. Среди композитных сред капсулированные полимером жидкие кристаллы (КПЖК) занимают особое место. Данный материал, представляющий собой полимерную пленку с диспергированными в ней каплями жидкого кристалла, сочетает полезные качества, присущие как полимерам, так и жидким кристаллам. Он характеризуется простой и недорогой технологией изготовления, гибкостью, надежностью в эксплуатации, высокими быстродействием и чувствительностью к внешним воздействиям, в особенности, к электрическому полю.

Фундаментальные исследования КПЖК сред нацелены на выяснение взаимосвязи структурных характеристик композитных пленок и материальных параметров используемых компонентов с макроскопическими (магнитными, электрическими и оптическими) свойствами материала. Специфика структурной организации КПЖК пленок определяется, прежде всего, большим многообразием различных видов ориентационного упорядочения (конфигураций директора) жидкого кристалла в объемных образованиях сложной формы, наличием в них топологических дефектов -дисклинаций, их высокой чувствительностью к различным воздействиям. С другой стороны, конфигурация директора является основным фактором, определяющим особенности оптических и электрооптических свойств ЖК материалов, что убедительно показано, например, в работе [Ковальчук А.В., Курик М.В., Лаврентович О.Д. и др, ЖЭТФ, 94, 350 (1988)].

Первые микроскопические наблюдения капельных ЖК дисперсий были проведены еще в XIX веке основоположником науки о жидких кристаллах О. Леманом [Lehmann О., Ztschr.Phys.Chem., 5, 427 (1890)]. Диспергируя нематический ЖК в канадском бальзаме и других вязких матрицах, он выявил два различных типа упорядочения оптической оси — биполярное и радиальное. В последующих работах других авторов было установлено, что ориентационное упорядочение жидкого кристалла в каплях зависит от ряда факторов: соотношения констант упругости ЖК, величины и формы капель, внешних воздействий и граничных условий.

В работе [Воловик Т.Е., Лаврентович О.Д., ЖЭТФ, 85, 1997 (1983)] было показано, что в каплях НЖК, диспергированного в изотропной жидкости, при изменении граничных условий от планарных к гомеотропным, биполярная конфигурация трансформировалась в радиальную через последовательность переходных ориентационных структур с образованием дополнительных поверхностных дисклинаций. Но исследования аналогичных явлений в каплях нематика, диспергированного в твердой матрице, проведены не были.

Цель работы и задачи исследований

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Адаптировать растворную технологию фазового разделения для используемой композиции и приготовить образцы КПНЖК пленок с монослойным расположением капель нематика, допированного поверхностно-активным веществом (сурфактантом);

Научная ценность и новизна

1. Обнаружены и экспериментально исследованы новые стабильные ориентационные структуры, образующиеся в каплях нематического ЖК, диспергированного в полимерной матрице. Такие капли формируются при вариации граничных условий от тангенциальных к нормальным за счет добавки поверхностно-активного вещества. Отличительной чертой обнаруженных структур является наличие лишь одного поверхностного дефекта;

3. Проведен численный расчет ориентационных структур . и соответствующих текстурных картин капель нематика с неоднородными граничными условиями;

4. Идентифицировано распределение поля директора ЖК в новых ориентационных структурах, путем сравнения их микрофотографий с рассчитанными оптическими текстурами;

5. Обнаружено, что, наряду со стабильными конфигурациями директора, в КПНЖК пленках образуются долгоживущие нестабильные ориентационные структуры; исследована их эволюция.

Практическая значимость

1. Результаты работы, демонстрирующие последовательность ориентационно-структурных переходов в каплях нематика, являются основой для развития методов управления оптическими свойствами КПЖК пленок посредством вариации поверхностного сцепления за счет внешних факторов;

3. Развит метод численного расчета конфигураций директора и текстурных картин в приложении к каплям нематического ЖК с неоднородными граничными условиями.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. При добавлении лецитина, варьируемой концентрации, в нематический ЖК, диспергированный в полимере с тангенциальным сцеплением, образуются капли с новыми стабильными конфигурациями директора, которые характеризуются наличием лишь одного поверхностного точечного дефекта-буджума;

5. «Вытекшую» радиальную (escaped radial) структуру и характерную для нее текстуру можно рассчитать, вводя в каплю искусственный дефект-еж и перемещая его вдоль радиуса капли до ее границы. Энергия упругих деформаций в такой капле заметно превышает упругую энергию радиальной структуры, что свидетельствует о невозможности существования стабильной «вытекшей» радиальной конфигурации.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы представлялись, докладывались и обсуждались на 12th International Symposium «Advanced Display Technologies» (Korolev, Moscow Region, Russia, 2003); Всероссийской научно-технической конференции "Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы: получение, свойства, применение" (Красноярск, 2003); 20th International Liquid Crystal Conference (Ljubljana, Slovenia, 2004); 13th SID Symposium «Advanced Display Technologies» (Minsk, Belarus, 2004); VII Международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2004 (Новосибирск, 2004); IV конференции молодых ученых СО РАН, посвященной М.А. Лаврентьеву (Новосибирск, 2004); Научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых-физиков «Физика и Эйнштейн» НКСФ-2005 (Красноярск, 2005); 14th SID Symposium «Advanced Display Technologies» (Crimea, Ukraine, 2005); Конференциях молодых ученых КНЦ СО РАН (Красноярск, 2004, 2005 гг).

Публикации

Заключение диссертации по теме "Оптика"

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведено исследование влияния граничных условий на структурную организацию и оптическую текстуру капель нематического жидкого кристалла 5ЦБ, диспергированного в поливинилбутиральной матрице, обеспечивающей тангенциальную ориентацию директора. Изменение поверхностного сцепления от тангенциального до нормального достигалось за счет вариации концентрации гомеотропного сурфактанта -лецитина, добавляемого в ЖК.

2. Обнаружены новые стабильные конфигурации директора, формирующиеся в диапазоне изменения концентрации лецитина 0 + 2 %, которые образуют последовательность структур, промежуточных между биполярной и радиальной. Подробно описаны наиболее характерные из них: структура с одним разрушенным буджумом, монополярная конфигурация, структура заходящего солнца, пред-радиальная конфигурация. Отличительной чертой новых структур является наличие лишь одного поверхностного точечного дефекта-буджума.

3. Анализ оптических текстур свидетельствует о формировании в переходных структурах неоднородных (в том числе наклонных) граничных условий с преобладанием гомеотропного сцепления вблизи одного буджума, и тангенциального сцепления вблизи второго буджума. Установлено, что при увеличении содержания гомеотропного сурфактанта буджумы трансформируются последовательно друг за другом. Сначала один из них разрушается и исчезает. Затем второй буджум превращается в объемный дефект-еж, который при концентрации лецитина более 1 % локализуется в центре капли, формируя стабильную радиальную конфигурацию.

4. Впервые проведен численный расчет ориентационного упорядочения директора в нематических ЖК каплях с неоднородными граничными условиями. Для решения этой задачи были использованы эмпирические соотношения, описывающие распределение угла поверхностного сцепления на межфазной границе ЖК-полимер, которые соответствовали реальным границам раздела, наблюдаемым в эксперименте. На основе • полученных данных о распределении поля директора проведен расчет соответствующих оптических текстур ЖК капель в геометрии скрещенных поляризаторов. Сравнительный анализ микрофотографий капель с результатами расчета оптических текстур позволил идентифицировать конфигурации директора, реализующиеся в каплях нематика при различных граничных условиях.

6. Показано, что в КПНЖК пленках наряду со стабильными конфигурациями директора могут образоваться нестабильные ориентационные структуры: супер-твист-биполярная и твист-тороидальная. Причиной формирования и эволюции таких структур может быть высокоупорядоченная одноосная ориентация макромолекул в экваториальной области полимерной стенки, возникающая в процессе фазового разделения и постепенно ослабляющаяся с течением времени. Нестабильные конфигурации в течение нескольких месяцев трансформируются в классическую биполярную структуру.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Прищепа, Оксана Олеговна, Красноярск

1. Lehmann O. Die Structure kristallinischer Flussigkeiten // Ztschr.phys.Chem.- 1890.-Bd. 5.-S. 427-435.

2. Friedel G. Les etats mesomorphes de la matiere // Ann. Phys. 1922. - V. 18. -P. 273-474.

3. Пикин С.А. Структурные превращения в жидких кристаллах. М.:

4. Наука, 1981.-336 с. 3. Беляков В.А., Сонин А.С. Оптика холестерических жидких кристаллов.

5. М.: Наука, 1982.-360 с. 3. Сонин А.С. Введение в физику жидких кристаллов. М.: Наука, 198.}. -320 с.

6. Forces causing the orientation of an anisortopic liquid // Trans. Far. Soc. -1933.-V. 29.-P. 919-930.

7. Ковальчук A.B. Курик M.B., Лаврентович О.Д. Капсулированные нематические жидкие кристаллы: новый класс устройств отображения информации // Зарубежная радиоэлектроника. 1989. - №5. - С.44-58.

8. Doane J.W. Polymer dispersed liquid crystal displays // Liquid Crystals, Applications and Uses / Ed. by B.Bahadur. Word Scientific, 1990. -Chap. 14. - P.361-395.

9. Crawford G.P., Doane J.W. Polymer dispersed liquid crystals // Condensed Matter News. 1992. - V. 1, No6. - P. 5-11.

10. Жаркова Г.М., Сонин A.C. Жидкокристаллические композиты. -Новосибирск: Наука, 1994. — 214 с.

11. Kitzerow H.S. Polymer dispersed liquid crystals. From the nematic curvilinear aligned phase to ferroelectric films // Liq. Cryst. 1994. - V. 16, No 1. - P. 131.

12. Drzaic P.S. Liquid crystal dispersions. Singapore: World Scientific, 1995. -430 p.

13. Crawford G.P., Zumer S. Liquid Crystals in Complex Geometries. London, Taylor&Francis Publ. Ltd., 1996. - 584 p.

14. Подопригора В.Г., Ремизов И.А., Шабанов В.Ф. Решеточная динамика тонких пластинок и поверхности молекулярных кристаллов. -Красноярск: ИФ, 1984. 23 с. (Препринт ИФ СО РАН №307 Ф).

15. Сонин А.С. Дорога длиною в век. М.: Наука, 1988. - 224 с.

16. Lehmann О. Structur, System und magnetisches Verhalten flussiger Kristalle und deren Mischbarkeit mit festen // Ann. Phys. 1900. - Bd.2. - S.649-705.

17. Lehmann O. Flussige Kristalle sowie Plastizitat von Kristallen im allgemeinen molekulare Umlagerunger und Aggregatzustandsanderungen. Leipzig, 1904. - 265 s.

18. Doane J.W., Golemme A., West J.L., Whitehead J.B., Wu B.-G. Polymer dispersed liquid crystals for display application // Mol. Cryst. Liq. Cryst. -1988.-V. 165.-P. 511-532.

19. Vaz N.A. Polymer-dispersed liquid crystal films: materials and application // Proc.SPIE. 1989. -V. 1080. -P. 2-10.

20. Wu B.-G., West J.L., Doane J.W. Angular discrimination of light transmission through polymer-dispersed liquid crystal films // J. Appl. Phys. -1987.-V. 62, No9.-P. 3925-3931.

21. Pat. 4.671.618 US, МКИ G02F 1/16. Liquid crystal ine-plastic material having submillisecond switch times and extended memory / B.-G. Wu, J.W. Doane. Publ. 9.06.87.

22. West J.L. Phase separation of liquid crystals in polymers // Mol.Cryst.Liq.Cryst. -1988. V. 157. -P. 427-441.

23. Pat. 4.685.771 US, МКИ G02F 1/13. Liquid crystal display material comprising a liquid crystal dispersion in a thermoplastic resin / J.L. West, J.W. Doane, S. Zumer.' Publ. 11.08.87.

24. Golemme A., Zumer S., Doane J.W., Neubert M.E. Deuterium NMR of polymer dispersed liquid crystal // Phys. Rev. A. 1988. - V. 37, No2. -P. 559-569.

25. Pat. 4.673.255 US, МКИ G02F 1/13. Method of controlling microdroplet growth in polymer dispersed liquid crystal/ J.L. West, A. Golemme, J.W. Doane Publ. 16.06.87.

26. Zharkova G.M., Khachaturyan V.M., Pavlov A.A. The Electro-optic properties of polyvinilacetate-base polymer dispersed liquid crystal // Summer European Liquid Crystal Conf. Vilnius, 1991. - V. 1. - P. 92.

27. Генералова Э.В., Сонин A.C., Шибаев И.Н. Псевдокапсулированные полимерные пленки с нематическими жидкими кристаллами // Высокомолекуляр.соед. 1983. -Т. 25Б, №10. - С. 744-746.

28. Zyryanov V.Ya., Smorgon S.L., Shabanov V.F. Light modulation by polymer dispersed ferroelectric liquid crystals // Summer European Liquid Crystals Conference. Abstracts.-Vilnius, 1991.-V. l.-P. 141.

29. Zyryanov V.Ya., Smorgon S.L., Shabanov V.F. Electro-optics of polymer dispersed ferroelectric liquid crystals // IV International Conference on Optics of Liquid Crystals. Abstracts. Florida, USA, 1991. - P. 70-71.

30. Zyryanov V.Ya., Smorgon S.L., Shabanov V.F. Polymer dispersed ferroelectric liquid crystals as display materials // Digest SID. 1992. - V: 23. - P. 776-777.

31. Зырянов В.Я., Сморгон С.Л., Шабанов В.Ф. Модуляция света планарно-ориентированной пленкой капсулированных полимером сегнетоэлектрических жидких кристаллов // Письма в ЖЭТФ. 1993. -Т. 57, Вып. 1.-С. 17-20.

32. Зырянов В.Я. Структурные, оптические и электрооптические свойства одноосно ориентированных пленок капсулированных полимером жидких кристаллов: Автореферат диссертации д-ра физ.-мат. наук. -Красноярск, 2002. 39с.

33. Зырянов В.Я., Шабанов В.Ф. Оптоэлектронные материалы на основе композитных жидких кристаллов. Наука — производству. 2003. - №5. -С. 22-25.

34. Kitzerow H.-S., Molsen Н., Heppke G. Linear electro-optic effects in polymer-dispersed ferroelectric liquid crystals // Appl. Phys. Lett. 1992. -V. 60 (25). - P. 3093-3095.

35. Molsen H., Kitzerow H.-S., Heppke G. Antiferroelectric switching in polymer dispersed liquid crystals // Jpn. J. Appl. Phys. 1992. - V. 31, No8. - P. L1083-L1085.

36. Graighead H.G., Cheng J., Hackwood S. New display based on electrically induced index matching in an inhomogeneous medium // Appl. Phys. Lett. -1982. V. 40, Nol. - P. 22-24.

37. Pat. 4.435.047 US, МКИ G02F 1/13. Encapsulated liquid crystal and method / J.L. Fergason. Publ. 06.03.84.

38. Fergason J.L. Polymer encapsulated nematic liquid crystals for display and light control applications // SID Int. Symp. Digest. 1985. - V. 16. - P. 6870.

39. Drzaic P.S. Polymer dispersed nematic liquid crystal for large area displays and light valves // J. Appl. Phys. 1986. - V. 60, No6. - P. 2142-2148.

40. Doane J.W., Vaz N.A., Wu B.-G., and Zumer S. Field controlled light scattering from nematic microdroplets // Appl. Phys. Lett. 1986. - V. 48. -P. 269-271.

41. Воловик Г.Е., Лаврентович О.Д. Топологическая динамика дефектов: буджумы в каплях нематика // ЖЭТФ. 1983. - Т. 85, №6(12). - С. 19972010.

42. Williams R.D. Two transitions in tangentially anchored nematic droplets // J. Phys. A: Mat. Gen. 1986. - V. 19. - P. 3211-3222.r

43. Dubois-Violette E. et Parodi O. Emulsions nematiques. Effets de champ magnetiques et effets piezoelectriques // J. Phys. (Paris). 1969. - Colloq:C4. -V.30.-P. 57-64.

44. Drzaic P.S. A new director alignment for droplets of nematic liquid crystal with low bend-to-splay ration // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1988. - V. 154. -P. 289-306.

45. Drzaic P.S. A case of mistaken identity: spontaneous formation of twisted bipolar droplets from achiral nematic materials // Liq. Cryst. 1999. - V. 26. - P. 623-627.

46. Press M.J. and Arrot A.S. Theory and experiments on configurations with cylindrical symmetry in liquid-crystal droplets // Phys. Rev. Lett. 1974. -V. 33.-P. 403-406.

47. Candau S., Le Roy P., and Debeauvais F. Magnetic field effects in nematic and cholesteric droplets suspended in an isotropic liquid // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1973. - V. 23. - P. 283-297.

48. Лаврентович О.Д., Терентьев Е.М. Фазовый переход с изменением симметрии топологических точечных дефектов (ежей) в нематическом жидком кристалле // ЖЭТФ. 1986. - Т. 91, №6(12). -С. 2084-2096.

49. Боднар В.Г., Лаврентович О.Д., Пергаменщин В.М. Порог структурного перехода еж-кольцо в каплях нематика в переменном электрическом поле//ЖЭТФ.-1992.-Т. 101, №1.-С. 111-125.

50. Xu F., Kitzerow H.-S., and Crooker P.P. Electric-field effects on nematic droplets with negative dielectric anisotropy // Phys. Rev. A. 1992. - V. 46. -P. 6535-6540.

51. Ковальчук A.B., Курик M.B., Лаврентович О.Д., Серган В.В. Структурные превращения в каплях нематика во внешнем электрическом поле // ЖЭТФ. -1988. -Т. 94, №5. С. 350-364.

52. Erdmann J.H., Zumer S., and Doane J.W. Configuration transition in a nematic LC confined to a small spherical cavity // Phys. Rev. Lett. 1990. -V. 64.-P. 1907-1910.

53. Lavrentovich O.D. Topological defects in dispersed LC, or words and worlds around liquid crystal drops // Liq. Cryst. 1998. - V. 24. - P. 117-125.

54. Воловик Г.Е. Топологические особенности на поверхности упорядоченной системы // Письма в ЖЭТФ. 1978. - Т. 28. - С. 65-68.

55. Смирнов В.И. Курс высшей математики. ОГИЗ, 1941.

56. Zumer S., Doane J.W. Light Scattering from Small Nematic Droplet // Phys. Rev. A. -1986. -V. 34, № 4. P. 3373-3386.

57. Шабанов A.B., Пресняков B.B., Зырянов В.Я., Ветров С.Я. Особенности процесса переориентации биполярных капель нематика с жестко фиксированными полюсами // Письма в ЖЭТФ. 1998. - Т. 67, Вып.-0. -С. 696-700.

58. Shabanov A.V., Presnyakov V.V., Zyryanov V.Ya., Vetrov S.Ya. Bipolar nematic droplets with rigidly fixed poles in the electric field // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1998. - V. 321. - P. 245-258.

59. Ondris-Crawford R., Воуко E.P., Wagner B.G., Erdmann J. H., S. Zumer, and J.W. Doane Microscope textures of nematic droplets in polymer dispersed liquid crystal // J. Appl. Phys. 1991. -V. 69, No. 9. -P.6380-6386.

60. Коньяр Ж. Ориентация нематических жидких кристаллов и их смесей. -Минск, Университетское, 1986. 104 с. (Cognard J. Alignment of nematic Liquid Crystals and Their Mixtures. - London, New York, Paris. Gordon and Breach Science Publishers, 1982).

61. Зырянов В.Я., Эпштейн В.Ш. Измерение показателей преломления жидкого кристалла с использованием перестраиваемого источника когерентного инфракрасного излучения // ПТЭ. 1987. - №2. - С. 164— 166.

62. Сорокин А.В., Моисеева О.Н. Рефрактометрические исследования нематических жидких кристаллов. В сб.: Спектроскопические методы в анализе и исследовании свойства веществ в конденсированном состоянии. Красноярск. - 1979. - С. 148-159.

63. Zyryanov V.Ya., Smorgon S.L., Shabanov V.F. Elongated films of polymer dispersed liquid crystals as scattering polarizers // Molecular Engineering. -1992.-V. 1, №4. -P. 305-310.

64. В.В.Пресняков, В.Я.Зырянов, С.Л.Сморгон, В.Ф.Шабанов. Вольт-контрастные характеристики вытянутых КПНЖК пленок. Красноярск: ИФ, 1994. - 32 с. (Препринт ИФ СО РАН №755Ф).

65. Браун Г., Уолкен Дж. Жидкие кристаллы и биологические структуры // Под ред. Я.М. Варшавского М.: Мир, 1982. - 200с. (Glenn Н. Brown, Jerome J. Wolken Liquid Crystals and Biological Structures. - New York San Francisco London, Academic Press, 1979).

66. Drzaic P.S. Reorientation dynamics of polymer dispersed nematic liquid crystal films // Liq. Cryst. 1988. -V. 3, No 11. - P. 1543-1559.

67. Drzaic P.S., Muller A. Droplet shape and reorientation fields in nematic droplet/polymer films // Liq. Cryst. 1989. - V. 5, No5. - P. 1467-1475.

68. Press M.J., Arrot A.S. Elastic energies and director fields in liquid crystal droplets. I. Cylindrical Symmetry // J. Phys. (Paris). 1975. - Colloq.Cl. -V.36.-P. 177-184.

69. Bunning J.D., Faber Т.Е., Sherrell P.L. The Frank constant of nematic 5CB at atmospheric pressure // J. Physique. 1981. - V. 42. - P. 1175-1182.

70. Prischepa O.O., Zyryanov V.Ya. Texture and optical properties of stretched composite films doped by lecithin // 12th International Symposium «Advanced Display Technologies»: SID Proceedings. Korolev, Moscow Region, Russia, 2003.-P. 137-140.

71. Прищепа О.О., Шабанов А.В., Зырянов В.Я. Трансформация конфигурации директора в каплях нематического жидкого кристалла при изменении граничных условий // Письма в ЖЭТФ. 2004. - Т.79, №6.-С. 315-319.

72. Прищепа О.О. Конфигурации директора в каплях нематического жидкого кристалла, допированного лецитином // Материалы конференции молодых ученых КНЦ СО РАН. Красноярск, 2004. -С. 39-42.

73. Prischepa О., Shabanov A., Zyryanov V. Director configurations within nematic droplets doped by lecithin. 20th International LC Conference, Ljubljana, Slovenia, 2004, Abstracts, p.757.

74. Prischepa O.O., Shabanov A.V., Zyryanov V.Ya. Director configurations within nematic droplets doped by lecithin // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2005. - V.438. - P. 1411705.-150[1714].

75. Prishchepa O.O., Shabanov A.V., Zyryanov V.Ya. Director configurations in nematic droplets with inhomogeneous boundary conditions // Physical Review E. 2005. - V.72. -No3. - 031712.

76. Прищепа О.О., Зырянов В.Я., Шабанов В.Ф. Нестабильные конфигурации директора в каплях нематического жидкого кристалла, диспергированного в полимере // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2005. - Вып.3-4. - С. 54-63.

77. Прищепа О.О., Зырянов В.Я. Исследование неравновесных ориентационных структур в каплях нематического жидкого кристалла сварьируемым поверхностным сцеплением // Вестник КГУ. 20С5. -Вып. 4. - С. 82-88.

78. Xu F., Kitzerow H.-S., Crooker P.P. Director configurations of nematic-liquid-crystal droplets: Negative dielectric anisotropy and parallel surface anchoring // Phys. Rev. E. 1994. - V. 49. - P. 3061-3068.

79. Сперанская T.A. Оптические свойства полимеров.- Ленинград: Химия, 1976.- 136 с.

80. Родин Ю.П. Постоянные магнитные поля и физико-механические свойства полимеров // Механика композитных материалов. 1991. -№ 3. - С. 490-503.

81. Баранник А.В., Сморгон С.Л., Зырянов В.Я., Шабанов В.Ф. Стабильность светопропускания оптических модуляторов на основе капсулированных полимером нематических жидких кристаллов // Оптический журнал. 1997. -Т.64. -№5. -С.99-101.