РОЗДІЛ 2
СВІТЛОІНДУКОВАНА ПЕРЕОРІЄНТАЦІЯ ДИРЕКТОРА В КОМІРЦІ З ПЛАНАРНО ОРІЄНТУЮЧОЮ ПОВЕРХНЕЮ ПОЛІСИЛОСАН-ЦИННАМАТУ
Поверхнево-керована переорієнтація директора РК в площині комірки під дією лінійно поляризованого УФ-світла до початку виконання нашої роботи вивчалася Дядюшею та інш. [9], Гібонсом та інш. [11], Волощенко та інш. [57]. Було показано, що виникнення світлоіндукованої осі легкого орієнтування в площині комірки призводить до переорієнтації директора РК в напрямку цієї осі. В випадку комбінованих комірок з референтною підкладкою з жорстким планарним зчепленням, переорієнтація директора виникає для всіх значень світлоіндукованої енергії зчеплення на тестової поверхні, якщо напрямок світлоіндукованої осі легкого орієнтування не перпендикулярний до первісної орієнтації директора, яка задається референтною підкладкою. У випадку, коли світлоіндукована вісь легкого орієнтування перпендикулярна до первісної орієнтації директора, то переорієнтація виникає тільки при досягненні параметром зчеплення ?=WL/K, значення рівного одиниці, тобто при досягненні цілком певного значення енергії зчеплення.
У всіх означених, та інших роботах, де вивчалась поверхнево-керована переорієнтація директора РК в площині комірки, енергія зчеплення на світлочутливій поверхні не змінювала свій знак; її значення монотонно збільшувалось з початком опромінення, а потім насичувалось. Якщо поляризація УФ світла в експерименті не змінювалась, то це приводило до переорієнтації директора РК тільки в одному напрямку (директор переорієнтувався або в сторону до поляризації УФ світла, або у протилежний бік, в залежності від механізму виникнення анізотропії у підкладці). У цьому розділі дисертації ми приводимо результати вивчення знайденого нами ефекту переорієнтації директора в азимутальній площині РК комірки за рахунок світло-індукованої зміни знаку параметра зчеплення рідкого кристалу з орієнтуючою поверхнею полісилоксан-циннамату (ПСЦНу). Це призводить до зміни напрямку переорієнтації директора зі збільшенням часу опромінення в комбінованій комірці при опроміненні її УФ світлом з фіксованим напрямком поляризації. Ми вважаємо, що виявлений ефект обумовлений конкуренцією двох фотохімічних процесів, що призводять до орієнтації РК у взаємно-перпендикулярних напрямках.
2.1 Матеріали і обладнання експерименту
Експерименти проводились з комбінованими РК комірками. Комбінована комірка, про яку вже йшла мова в першому розділі, складається з двох орієнтуючих поверхонь: референтної і тестової. Референтною поверхнею служив шар натертого полііміду, який забезпечував сильне зчеплення з РК і мав кут переднахилу до поверхні ?ПІ ? 1-2o в напрямку натирання. Тестова поверхня була покрита шаром фотоорієнтанту полісилоксан-циннамату (ПСЦНу) (Рисунок 2.1). Він являє собою полісилоксановий ланцюг, з фоточутливими циннамоільними фрагментами і належить до класу фотоорієнтуючих полімерів [86]. Орієнтант був розчинений в дихлоретані в концентрації 20 грам на літр і нанесений на скляну прозору пластинку за допомогою центрифуги, швидкість обертання якої була 7000 обертів за хвилину. Потім підкладка відпалювалась при температурі 1800 С на протязі двох годин та опромінювалась поляризованим світлом ртутної лампи високого тиску (ДРШ-100). Головні спектральні лінії лампи співпадають з смугою поглинання полісилоксан-циннамату. Опромінююче лінійно поляризоване світло з вектором поляризації Eуф, було сформовано за допомогою призми Глана-Томпсона, обертанням якої можна змінювати напрямок поляризації Eуф. Інтенсивність світла Iуф ртутної лампи в площині опромінення підкладки була 5-10 мВт/см2. Опромінювались різні ділянки підкладки з різним часом.
При приготуванні комірок ми користувались прокладками двох типів, які давали товщину комірок 65 і 6.5 мікрометрів. Після опромінення підкладки було складено таким чином, що між напрямком натирання на референтній підкладці і напрямком поляризації, при якому опромінювалась тестова підкладка, існував деякий кут який ми будемо позначати ?. Комірки були заповнені рідким кристалом ZLI-4801-000 (Мерк) в нематичному або в ізотропному стані. Незалежно від стану РК в якому було заповнено комірку, ми отримали однакові результати.
2.2. Експериментальні результати
Для знаходження відповідності світло-індукованої легкої вісі eуф до напрямку поляризації УФ світла Eуф був проведений порівнянний аналіз пари комбінованих комірок товщиною 65мкм. Шар полісилоксану на тестовій підкладці в першій комірці був опромінений світлом з Eуф паралельно довшій стороні підкладки. В іншій комірці шар орієнтанту на тестовій поверхні був опромінений з Eуф перпендикулярно довшій стороні. Напрямок натирання на референтній поверхні співпадав в обох випадках.
Спостереження комірок в схрещених поляризаторах в поляризаційному мікроскопі показало, що при однаковому для обох комірок часі опромінення ?=2хв. в першій комірці реалізується планарна структура, а в другій (90?1)o-твіст структура. Коли ж час опромінення дорівнював ? =10 хв., то в першій комірці існувала (90?1)o- твіст структура, а в другій планарна.
Оскільки характерні величини енергії зчеплення фотоорієнтантів Wтест > 5 10-4 ерг/см2 [19,102], то параметр зчеплення ?=WтестL/K2 > 3 і директор на поверхні тестової підкладки був близький до напрямку осі легкого орієнтування РК. Тому можна стверджувати, що вектор eуф паралельний до вектора поляризації УФ світла Eуф при коротких термінах опромінення, в той час як при довгих вектор eуф перпендикулярний до Eуф.
В описаному експерименті при утворенні твіст-структур світло-індукована вісь РК наводилась перпендикулярно до напрямку натирання. В цій геометрії орієнтація директора в напрямку, що не співпадає з напрямком натирання референтної поверхні починається тільки при досягненні деякого значення світлоіндукованої енергії зчеплення [57,76]. Цей факт ускладнює інтерпретацію результатів і тому подальші експерименти проводились при значеннях кута