глава 2.
Методика исследования хиральных ЖК структур
2.1. Обоснование выбора объекта исследования
Объектом исследования является сегнетоэлектрическая смектическая ЖК смесь
FLC-408А с фазовыми переходами:
При охлаждении от изотропной фазы SmС*- фаза обнаруживается при температуре
ниже 40°С.
Выбор объекта исследования проводился по следующим критериям:
- существование смектической мезофазы в широком температурном диапазоне,
включая комнатные температуры;
- существование фазового перехода SmA«SmC*;
- слабые полосы поглощения в видимом и ИК диапазоне волн;
- высокая закручивающая способность.
2.2. Ориентация ЖК в ячейке типа сэндвич
Для предварительной подготовки ячейки использовались стеклянные подложки, на
которые нанесен прозрачный токопроводящий SnO2 слой. Толщина и равномерность
ориентирующего покрытия играет очень важную роль в качестве работы
сегнетоэлектрических ЖК. Перед нанесением ориентирующего покрытия подложка
промывалась в ацетоне и после этого в дистилированной воде. Чистота подложки
проверялась по состоянию водной пленки на подложке в процессе закапывания.
Для ориентации ЖК использовано полимерное покрытие на подложках ячейки, при
этом хвосты ориентантов ориентируются параллельно подложке, и вдоль этих
хвостов выстраиваются молекулы ЖК. С этой целью изучены разные полимеры. Пленка
на поверхность подложек нанесена с помощью метода, заключающегося в получении
полимера из частично полимеризованного раствора путем нанесения покрытия в
центрифуге с последующей термической обработкой. Для получения наиболее тонкого
слоя ориентанта полимер в растворе должен составлять 2-5% массы. Согласно
литературным данным, поливиниловый спирт ориентирует НЖК, а именно МББА,
азоксисоединения, TN103 и E7 [76] планарно, а поливинилхлорид вышеуказанные НЖК
ориентирует планарно, но неоднородно [77]. нам Однако нам не удалось методом
центрифугировния наносить эти вещества равномерно на подложки с электродным
слоем из SnО2 из-за малой адгезии полимеризованного раствора этих полимеров в
дистиллированной воде.
Полиамидные слои ориентируют ЖК планарно, но неоднородно. Для разных
полиамидных покрытий образуются разные углы преднаклона и разные текстуры ЖК
[78]. Но полиамид – 6 в растворенной муравьиной кислоте даже в соотношении
меньше 1% массы образует пленку мутно- белого цвета, которая после термической
обработки (при 80°С) не просветляется, хотя пленка наносится равномерно.
Пленка спиртового раствора (3% массы), образованная из поливинилпиролидона
средней молекулярной массы имела очень хорошую адгезию и прозрачность. Толщина
пленки не превышала 1,7 мкм. и определялась интерференционным методом при
визуальном наблюдении в микроскоп МИИ-4. После нанесения пленки подложка
грелась от комнатной температуры до 80°С, и в течение одного часа выдерживалась
при этой температуре. Для получения однородной планарной структуры пленка
полимера натиралась натуральным шелком. Микрофотография натертой ориентирующей
пленки приведена на рис.2.1.
Рис. 2. 1. Микрофотография ориентирующего слоя (112ґ96мкм).
Так как в качестве ориентирующего покрытия впервые использовался
поливинилпиролидон, перед заполнением ячеек сегнетолектрическим ЖК
ориентирующая способность полимера проверялась визуальным наблюдением в
поляризационный микроскоп, заполняя ячейку нематической матрицей СЖК-1.
2.3. Приготовление ячейки типа «сэндвич»
В электрооптических исследованиях применяется ячейка типа «сэндвич», состоящая
из двух стеклянных подложек, между которыми имеется зазор, заполненный ЖК.
Подготовленные подложки, одна с ориентирующим покрытием, а вторая без
полимерного покрытия, склеивались с двух сторон быстро засыхающим клеем MSK 24,
а толщина ЖК слоя задавалась спейсером из фторопласта.
Ячейка заполнялась методом, использующим капиллярную силу, т.е. капля ЖК
наносилась на одно из отверстий ячейки и под действием капиллярных сил
затягивалась внутрь ячейки. Воздух из ячейки выдавливался в противоположную
сторону. После этого ячейка обрабатывалась в вакуумной установке, где под
действием разницы давления из ячейки выводились остаточные газовые пузырьки.
Ориентация сегнетоэлектрических смектических ЖК немного сложнее, чем НЖК или
ХЖК. Трудности ориентации смектиков связаны с их слоистой структурой и
упорядоченностью в слоях, так как в наклонных фазах необходимо различать
ориентацию молекул и слоя. Кроме того, при приложении электрического поля
наклон директора должен быть однородным, и эта ориентация должна
распространяться на большие площади. Хиральный смектический ЖК заполнялся при
температуре изотропной фазы чтобы избежать различных дефектов в структуре, и
охлаждался до температуры SmА медленно. При таком методе смектик С*
ориентируется планарно т.е. молекулы располагаются параллельно поверхности и
составляют с нормалью к слою некоторый угол y. Любая обработка поверхности
влияет только на ориентацию молекул. Ориентация слоев достигается в SmА- фазе
внешним электрическим полем, после чего образец охлаждается в смектическую С*-
фазу. Для фиксации ориентации слоев на ячейку подавали импульс четырехугольной
формы с напряжением 10В. Частота сигнала при этом составляла 100 Гц.
По такому методу стенки фиксируют положение слоев, имеющих толщину dА в SmА
фазе и меньшую толщину dС в SmC фазе, из-за наклона молекул к нормали слоя.
Фиксирование слоев приводит к тому, что они должны быть наклонены в объеме под
углом dС так, что .
Таким образом, смектические слои в ячейке перпендикулярны плоскостям подложки и
направлению натирания ориентирующего покрытия R (параллельны плоскости XY), и
молекулы наклонены
- Київ+380960830922