Библиографическое описание:Исследование ориентационных структур в слоях холестерика с коническим поверхностным сцеплением : отчет о НИР / М. Н. Крахалев. - , 2020. - (Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых ; 18-72-10036). - Б. ц. - Текст : непосредственный.
Аннотация:Были изготовлены и исследованы жидкокристаллические (ЖК) ячейки с тангенциально-коническими граничными условиями. ЖК ячейки состояли из двух стеклянных подложек с прозрачными ITO электродами на внутренних сторонах и слоя холестерического ЖК между ними. Для формирования в ячейках тангенциально-конических граничных условий на одну подложку наносилась пленка поливинилового спирта (ПВС), на вторую – пленка полиизобутил метакрилата (ПиБМА). Методами поляризационной микроскопии исследовались ячейки холестерика с соотношением толщины слоя ЖК к шагу холестерической спирали d/p в диапазоне от 0.6 до 1.12. В каждом образце было 3 прямоугольных электрода с различной ориентацией их сторон по отношению к направлению натирки пленки ПВС. Было показано, что направление формирующейся периодической структуры зависит как от величины напряжения, при котором происходит рост линейных дефектов, так и угла между направлением натирки и границей электрода, от которой происходит рост линий. Для исследуемых образцов получены зависимости ориентации периодической структуры от приложенного напряжения и ориентации края электрода. Диапазон напряжения, при котором происходит рост линий увеличивается с ростом отношения d/p и слабо зависит от толщины образца d. Период формирующейся структуры Λ не зависит от ее ориентации по отношению к направлению натирки, при этом отношение /p увеличивается с ростом толщины образца d. Для образца с толщиной d=5.0 мкм и d/p=0.60 измерены интенсивности дифракционных максимумов в зависимости от приложенного напряжения и напряжения, при котором происходит формирование периодической структуры. Показано, что при приложении напряжения происходит уменьшение интенсивности максимума первого порядка, в то время как интенсивность остальных максимумов возрастает с ростом поля. Такая картина характерна для периодической структуры, сформированной при различных напряжениях. В узком интервале напряжений в процессе релаксации формируется электрически индуцированная периодическая структура, характеризующаяся азимутальным изменением угла директора на подложке с конически сцеплением в диапазоне примерно 90°. Ориентация периодической структуры совпадает с направлением роста линейных дефектов, происходящих от параллельных направлению натирки краев электродов. В образце с d=4.8 мкм и d/p=1.12 мкм в интервале напряжений 0.7≤U≤1.2 В, при которых происходит формирование структуры, происходит поперечная деформация периодической структуры. Угол деформации линий дефектов увеличивается с ростом напряжения вплоть до значения примерно 80° при U=1.2 В. Период деформации структуры при этом слабо зависит от величины поля и равен примерно 13 мкм, а максимальный размах поперечных деформаций, наблюдаемый при U=1.2 В, равен периоду недеформированной структуры Λ. Данная деформированная структура чувствительна к изменению напряжения и исчезает при U<0.7 В и U>1.2 В. После повторного изменения напряжения к значениям 0.7≤U≤1.2 В обратная деформация линий дефектов не происходит. В ячейках с коническими условиями сцепления обе подложки были покрыты пленкой ПиБМА. В качестве ХЖК был использован ЛН-396 допированный холестерилацетатом. В исследованиях использовалось две различные конструкции ячейки. В ячейках, в которых поле прикладывалось перпендикулярно слою ЖК, обе подложки были с прозрачным ITO электродом на внутренней стороне. В случае приложения поля в плоскости слоя ЖК, пара ITO электродов располагалась на одной подложке, в то время как на второй подложке электроды отсутствовали. Были изучены формирующиеся ориентационные структуры и их отклик на приложенное электрическое поле. Приложение электрического поля перпендикулярно слою ЖК вызывает стягивание петель и распрямление линейных дефектов, что, в конечном счете, может привести к исчезновению дефектов. В ячейках с одинаковой толщиной слоя ЖК установлено, что напряженность поля, при котором начинается движение линейных дефектов, а также поле, при котором происходит аннигиляция системы кольцевого дефекта и пары буджумов, зависит прямо пропорционально от величины d/p. Процесс релаксации структуры зависит от величины d/p, при котором для определенных значений этого параметра не происходило восстановления исходного состояния системы дефектов. В процессе релаксации возможно формирование метастабильной конфигурации директора близкой к периодической. Для случая линейного приближения зависимостей полярного и азимутального углов директора построена схема распределения поля директора данной метастабильной конфигурации. В случае приложения поля в плоскости подложек, линейные и точечные дефекты в сочетании с возможностью легкой азимутальной переориентации директора способствуют формированию областей со значительной деформацией поля директора («доменных стенок»). В малых электрических полях положение линейного дефекта не изменяется, при увеличении поля происходит изгиб линии дефекта и дальнейший рост участка дефекта, параллельного полю. Одновременно с этим возникает замкнутая «доменная стенка», толщина которой уменьшается с ростом поля. Дальнейшее увеличение поля приводит к обратному уменьшению длины линейного дефекта и его выпрямлению. В случае сближения за счет движения линейных дефектов формирующихся в электрическом поле «доменных стенок» происходит их пересечение с последующим разделением. Данный процесс приводит к распрямлению и ориентации доменных стенок вдоль поля и сопровождается появлением пары буджумов с топологическими зарядами m=+1 и m=-1, локализованных в пределах «доменных стенок». В случае приложения электрического поля к кольцевому дефекту с парой буджумов возникает замкнутая доменная стенка, содержащая оба дефекта. Как и в случае с линейным дефектом, существует интервал напряженности электрического поля, при котором происходит увеличение вдоль поля замкнутого линейного дефекта, в больших полях происходит обратный процесс стягивания дефекта. При этом происходит смещение буджумов вдоль «доменной стенки» в направлении линейного дефекта. При выключении электрического поля новый размер кольцевого дефекта сохраняется.
