Исследователи Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН запатентовали электрооптический жидкокристаллический элемент, управляемый ионно-сурфактантным методом.

Используя этот метод, ученые могут электрическим полем переориентировать молекулы жидких кристаллов на границе с подложками и тем самым изменять светопропускание жидкокристаллической ячейки. Российский федеральный институт промышленной собственности включил изобретение красноярских ученых в число 100 лучших изобретений России прошлого года.

Основой современных жидкокристаллических устройств являются ячейки, состоящие из двух параллельных подложек, зазор между которыми заполнен жидким кристаллом (ЖК). Если такую ячейку расположить между скрещенными поляризаторами, то интенсивность проходящего через систему света будет зависеть от ориентации молекул кристалла. Это означает, что можно управлять интенсивностью проходящего света, изменяя ориентационную структуру ЖК внутри ячейки внешним воздействием.

В коммерчески доступных ЖК-устройствах переориентация жидкого кристалла вызывается действием электрического поля на весь объем. Такое явление получило название перехода Фредерикса. В этом случае ориентация молекул на границе с подложками остается неизменной. Красноярские физики предложили иной способ управления, в котором под действием внешнего электрического поля изменяется ориентация молекул ЖК на границе с подложками, что приводит к изменению положения молекул во всей ячейке. Авторы назвали свой метод управления ионно-сурфактантным. В будущем он, возможно, позволит снизить управляющие напряжения для ЖК-устройств.

 

Схема эффекта ионной модификации поверхностного сцепления в ячейке жидкокристаллического устройства


Для изготовления ЖК-ячейки с новым способом управления используются две стеклянные подложки с прозрачными электродами, которые покрывают полимерными пленками. Между этими подложками располагается слой жидкого кристалла, куда предварительно добавляют поверхностно-активное вещество (сурфактант) цетилтриметиламмоний бромид. Это соединение, растворяясь в ЖК, распадается на ионы. Часть положительно заряженных ионов "прилипает" к поверхности полимера и упорядочивает жидкий кристалл перпендикулярно подложкам. Приложенное к ячейке постоянное электрическое поле заставляет положительные ионы (катионы) перемещаться к отрицательному электроду, а отрицательные ионы (анионы) - к положительному. В результате одна из подложек освобождается от катионов, и на ней молекулы ЖК располагаются параллельно границе.

Это приводит к переориентации ЖК во всем объеме, что изменяет пропускание света ячейкой, расположенной между скрещенными поляризаторами. В исходном состоянии, когда молекулы расположены перпендикулярно подложкам, свет через ячейку не проходит. Изменение ориентационной структуры под действием электрического поля приводит к существенному увеличению пропускания света. Сейчас исследователи изучают возможность управления еще и отражением света с использованием того же ионно-сурфактантного метода.


"Существует интересная особенность работы такого метода. Для некоторых жидких кристаллов в силу особенностей их строения переориентация молекул с использованием эффекта Фредерикса невозможна или происходит при слишком больших управляющих напряжениях. Однако мы продемонстрировали, что наш способ позволяет изменять ориентацию молекул любых жидких кристаллов, прикладывая к ячейкам небольшое напряжение величиной около трех вольт", - рассказал научный сотрудник лаборатории молекулярной спектроскопии Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Виталий Сергеевич Сутормин.

Диплом.png 

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Фото вверху: Жидкий кристалл под поляризационным микроскопом / Михаил Крахалев

Источники

Красноярские ученые предложили новый способ управления жидкими кристаллами
Наука в Сибири (sbras.info), 24/10/2017
Изобретение красноярских ученых вошло в сотню лучших в России
НИА Красноярск (24rus.ru), 25/10/2017
Изобретение красноярских ученых вошло в сотню лучших в России
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 25/10/2017
Изобретение красноярских ученых вошло в сотню лучших в России
НИА Федерация (nia-rf.ru), 25/10/2017
Разработка красноярских ученых признана одной из лучших в России
Официальный портал Красноярского края (krskstate.ru), 26/10/2017
Красноярские ученые предложили новый способ управления жидкими кристаллами
Polpred.com, 26/10/2017
Разработка красноярских ученых признана одной из лучших в России
ИА Таймырский телеграф, 26/10/2017
Разработка красноярских ученых признана одной из лучших в России
Findnews.ru, 28/10/2017
Красноярские ученые предложили новый способ управления жидкими кристаллами
Научная Россия, 29/10/2017
Красноярские ученые предложили новый способ управления жидкими кристаллами
ИА ИНВУР (invur.ru), 30/10/2017
КРАСНОЯРСКИЕ УЧЕНЫЕ ПРЕДЛОЖИЛИ НОВЫЙ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЖИДКИМИ КРИСТАЛЛАМИ
Русский переплет (pereplet.ru), 30/10/2017

Похожие новости

  • 20/10/2017

    Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков

     Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН (КНЦ СО РАН) научились синтезировать магнитные наночастицы с ядром из никеля и непроводящей ток углеродной оболочкой.
    94
  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    551
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине

    ​Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий).
    96
  • 16/09/2016

    Красноярские ученые разрабатывают аппаратуру для автоматизации космических испытаний

    Ученые и специалисты Сибирского федерального университета разработали программно-аппаратный комплекс, предназначенный для проверки бортового оборудования космических аппаратов в процессе изготовления и проведения испытаний.
    791
  • 19/09/2017

    Квантовые симуляторы: как ученые создают искусственные миры

    ​Представьте, что вы хотите рассмотреть быструю, но хрупкую бабочку. Пока она порхает, детально изучить ее довольно трудно, поэтому нужно взять ее в руки. Но как только она оказалась в ваших ладонях, крылышки смялись и потеряли цвет.
    148
  • 28/07/2017

    Нестоличная наука: новгородские викинги, миниатюрный лазер и нейросеть-кардиолог

    ​​Робот-разведчик, древняя птица, рентгеновская линза и другие открытия и разработки российских ученых, сделанные вне Москвы и Санкт-Петербурга. Великий Новгород Уникальное кладбище X-XI веков обнаружила экспедиция Института археологии РАН при раскопках в центре Новгорода.
    208
  • 31/01/2017

    Сибирские ученые выявили роль Енисея в концентрации вредных примесей над Красноярском

    ​Исследователи Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН и Новосибирского государственного университета совместно с коллегами из Делфтского технического университета (Голландия) выяснили, что накопление вредных примесей над Красноярском может быть связано с неравномерным нагревом воздушных масс, обусловленным, в свою очередь, большой разницей температур между незамерзающим Енисеем и окружающим пространством.
    452
  • 19/12/2016

    Красноярские учёные разрабатывают технологию спутникового мониторинга климатических изменений в Арктике

    Ученые Института физики имени Л.В. Киренского в Красноярске разрабатывают технологию спутникового мониторинга климатических изменений в арктической зоне, которая позволит дистанционно фиксировать влажность и температуру почвы, сообщила пресс-служба правительства Красноярского края.
    539
  • 15/02/2017

    Красноярские ученые создали уникальный прибор для телескопа будущего

    Ученые в Красноярске создали уникальный прибор для телескопа, который планируют запустить космос не раньше 2025 года. Как сообщили в пресс-службе правительства края, ученые Института физики им Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН создали прибор для измерения термооптических свойств защитных покрытий и материалов космических аппаратов при сверхнизких температурах.
    521
  • 24/01/2017

    Красноярские ученые рассчитали, как поймать свет с помощью диэлектрических шариков

    ​Теоретические расчеты красноярских физиков показали, что цепочка из одинаковых диэлектрических шариков может быть использована в качестве ловушки для электромагнитных волн. Такая цепочка будет вести себя как световод, который улавливает и захватывает свет, падающий на него под любым углом.
    469