СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НЕМАТИКА В НЕОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ 6
1.1. Общие сведения 6
1.2. Деформация нематического жидкого кристалла в электрическом поле 8
1.3. Электрооптические эффекты 10
1.4. Флексоэлектричество 15
1.5. Флексоэлектрические домены 19
1.6. Флексоэлектричество в холестериках 21
1.7. Ориентационные эффекты в холестериках 23
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 27
2.1. Переориентация нематика в электрическом поле n - p перехода 27
2.2. Периодическая деформация нематика в электрическом поле n - p перехода и
её свойства 32
2.3. Температурная зависимость шага периодической деформации в
электрическом поле n - p перехода 40
2.4. Релаксация шага периодической деформации нематика 43
2.5. Угловая зависимость шага периодической деформации 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 54
Жидкий кристалл - термин, относящийся к веществам, которые не являются кристаллическими (твердыми) или изотропными (жидкими), но где-то между ними. Существует три основных типа или то, что с научной точки зрения известно как мезофазы, жидких кристаллов, которые могут быть идентифицированы по их различным количествам молекулярного порядка и расположения. Такое расположение молекул делает вещество более твердым или жидким. [1].
Актуальность исследования: В настоящее время достаточно большое разнообразие уже открытых модулированных структур, ориентационных и азимутальных эффектов в жидких кристаллах. Несмотря на их широкое практическое использование, как с теоретической, так и практической точек зрения, актуально исследовать влияния внешнего воздействия на поведение молекулярного ансамбля жидких кристаллов. В современном мире очень развита оптика, соответственно необходимо изобретение и усовершенствование приборов, которые служат для обработки оптической информации. Простейшими из этих приборов являются линзы, призмы, дифракционные решетки. Подробнее остановимся на дифракционной решетке, она представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность. Недостаток этого прибора в том, что нанесённые штрихи уже имеют определенное расстояние (шаг дифракционной решетки) и изменить его невозможно. Поэтому для расширения функциональных возможностей дифракционных решеток необходимы решетки с изменяемым шагом периодичности. Учитывая, что электрооптические свойства жидких кристаллов достаточно легко управляются электрическим полем есть потенциальная возможность создания управляемых решеток на базе жидких кристаллов.
Цель работы: экспериментальное исследование появления и свойств периодической деформации в нематических жидких кристаллах под действием неоднородного электрического поля, которое создается p - n переходом.
Исходя из цели квалификационной работы, вытекают следующие задачи:
Исследовать два примера структур ячейки, которые создают электрическое поле носящее локальный характер.
1. Установить характер ориентации молекулы жидкого кристалла в области p-n перехода при напряжениях меньших порога появления периодической деформации.
2. Установить условия возникновения периодической деформации нематика над p -n переходом.
3. Исследовать влияние условий возбуждения и параметров ячейки на свойства периодической деформации нематика.
4. Определить влияние температуры на шаг периодической деформации в электрическом поле n - p перехода.
5. Исследовать релаксацию периодической деформации
Объектом исследования: периодическая деформация нематика.
Предметом исследования: шаг периодической деформации
Научная новизна исследования состоит в:
• обнаружении и экспериментальном исследовании структуры ячейки жидкого кристалла, и определении ориентации молекул жидкого кристалла в области p n перехода до появления деформации
• обнаружении и экспериментальном исследовании зависимостей шага периодичной деформации нематика от различных величин.
Методы исследования: наблюдение, эксперимент, обобщение.
Структура работы: работа состоит из 56 страниц, двух глав, введения, выводов и списка используемой литературы. Первая глава рассматривает теоретические познания, которыми должны обладать перед выполнением экспериментальной части в 7 подразделах и 9 рисунках. Вторая глава экспериментальная рассматривает 5 подразделов и 36 рисунков. В работе было использовано количество используемых в работе источников- 22.
Практическая ценность работы заключается в:
Исследовании и получении результатов, для применения в электрооптических эффектах и в дальнейшем создания управляемой дифракционной решетки.
В ходе выполнения работы были получены следующие результаты.
1. Электрическое поле p-n перехода вызывает переориентацию нематического жидкого кристалла, при этом переориентированные молекулы лежат в плоскости перпендикулярной линии p - n перехода.
2. Появление периодической деформации нематика, которая содержит «лидер» и собственно периодическую деформацию является пороговой. Порог зависит от толщины жидкого кристалла, частоты переменного напряжения, прикладываемого к p-n переходу. Скоростью и направлением движения «лидера» можно управлять напряжения.
3. Шаг периодической деформации нематика над p - n областями зависит от скорости перемещения «лидера».
4. Температура в пределах мезофазы не влияет на размер шага периодической деформации.
5. Релаксация периодической деформации происходит двумя путями: 1) при уменьшении напряжения до пороговых значений, шаг периодической деформации монотонно увеличивается; 2) при напряжении ниже порога, релаксация периодической деформации осуществляется за счет движении «лидера» в обратную сторону при сохранении периодической деформации, а при напряжении значительно меньшем порогового, периодическая деформации исчезает одновременно вдоль линии p - n перехода.
6. Предполагается что в основу механизма возникновения периодической деформации в нематике в электрическом поле p n перехода лежит механизм возникновения доменной неустойчивости Капустина- Вильямся.
