Образец для цитирования:

Кудрейко А. А., Мигранов Н. Г. Формирование макроструктур в сегнетоэлектрических жидких кристаллах под воздействием электрических и магнитных полей // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2019. Т. 19, вып. 1. С. 58-67. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2019-19-1-58-67


УДК: 
532.783
Язык публикации: 
русский

Формирование макроструктур в сегнетоэлектрических жидких кристаллах под воздействием электрических и магнитных полей

Аннотация

Изучение плёнок сегнетоэлектрических жидких кристаллов (СЖК) сводит воедино несколько наиболее актуальных направлений исследования для создания электрооптических устройств с временами переключения порядка 10 мкс. Возможность приготовления тонких жидкокристаллических плёнок и задание разной ориентации директора на подложках делают такие плёнки интересным объектом для исследования эффектов в ограниченном объёме. Моделирование распределения поля директора n (наиболее вероятное направление длинных осей молекул жидкого кристалла) в монослое СЖК показывает, что при различных направлениях ориентации директора на подложках такое распределение приводит к формированию солитонных образований. Полученный результат предложено объяснять с помощью модели Френкеля–Конторовой для цепочки атомов, но адаптированной для рассматриваемой континуальной задачи. Это позволяет понять взаимодействие между структурированными подложками и распределением поля директора смектика C* (SmC*). С помощью флюоресцентной конфокальной микроскопии нам удалось наблюдать такие солитонные образования в специально подготовленной экспериментальной ячейке. На основе обобщённой электроупругой модели поверхностно-стабилизированного СЖК численно исследованы эффекты, возникающие в шевронном SmC*. Результаты распределения профиля директора сопоставлены с более ранними линейными подходами. В работе также обсуждаются фундаментальные эффекты, связанные с шевронными дефектами и динамикой поля директора во внешнем периодически-колебательном магнитном поле.

Литература

1. Coles H. J., Pivnenko M. N. Liquid crystal ‘blue phases’ with a wide temperature range // Nature. 2005. Vol. 436. P. 997–1000. DOI: https://doi.org/10.1038/nature03932

2. Shi L., Srivastava A.K., Cheung A., Hsieh C.-T., Hung C.-L. Lin Ch.-Hs., Lin Ch.-Huan, Sugiura N., Kuo C.-W., Chigrinov V. G., Kwok H. S. Active matrix fi eld sequential color electrically suppressed helix ferroelectric liquid crystal for high resolution displays // J. Soc. Inf. Display. 2018. Vol. 26. P. 325–332. DOI: https://doi.org/10.1002/jsid.664

3. Srivastava A. K., Wang X. Q., Gong S. Q., Shen D., Lu Y. Q., Chigrinov V. G., Kwok H. S. Micro-patterned photoaligned ferroelectric liquid crystal Fresnel zone lens // Opt. Lett. 2015. Vol. 40, iss. 8. P. 1643–1646. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.40.001643

4. Andreev A. L., Andreeva T. B., Kompanets I. N., Zalyapin N. V. Optical response of helix-free FLC: continuous gray scale, fastest response, and lowest control voltage // J. Soc. Inf. Display. 2014. Vol. 22, iss. 2. P. 115–121. DOI: https://doi.org/10.1002/jsid.226

5. Андреев А. Л., Компанец И. Н. Применения сегнетоэлектрических жидких кристаллов – реальные и возможные (Обзор) // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2015. Т. 15, вып. 3. С. 28–40. DOI: https://doi.org/10.18083/LCAppl.2015.3.28

6. Bramble J. P., Evans S. D., Henderson J. R., Atherton T. J., Smith N. J. Observations of focal conic domains in smectic liquid crystals aligned on patterned self-assembled monolayers // Liq. Cryst. 2007. Vol. 34, iss. 10. P. 1137–1143. DOI: https://doi.org/10.1080/02678290701618351

7. Jeżewski W., Śliwa I., Kuczyński W. Strongly nonlinear dynamics of ferroelectric liquid crystals // Eur. Phys. J. E. 2013. Vol. 36, iss. 2. 13002. DOI: https://doi.org/10.1140/epje/i2013-13002-7

8. Jeżewski W. Complex superstructures in chiral liquid crystals : Surface-induced helix destruction // Phys. Rev. E. 2014. Vol. 89. 032501. DOI: https://doi.org/10.1103/Phys-RevE.89.032501

9. Srivastava A. K., Chigrinov V. G., Kwok H. S. Ferroelectric liquid crystals : Excellent tool for modern displays and photonics // J. Soc. Inf. Display. 2015. Vol. 23. P. 253–272. DOI: https://doi.org/10.1002/jsid.370

10. Chigrinov V. G. Invited paper: Liquid Crystal Applications in Photonics // SID Symposium Digest of Technical Papers. 2016. Vol. 47. P. 927–930. DOI: https://doi.org/10.1002/sdtp.10865

11. Барбашов В. А., Минченко М. В., Пожидаев Е. П. Электрооптика жидкокристаллических сегнетоэлектриков, индуцированных в смеси нематических жидких кристаллов и немезогенного хирального вещества // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2013. Т. 15, вып. 6. С. 40–43.

12. Ma Y., Shi L., Srivastava A.K., Chigrinov V. G., Kwok H.-S. Restricted polymer-stabilised electrically suppressed helix ferroelectric liquid crystals // Liq. Cryst. 2016. Vol. 43, iss. 8. P. 1092–1099. DOI: https://doi.org/10.1080/02678292.2016.1159346

13. Blinov L. M. Structure and Properties of Liquid Crystals. Springer Netherlands, 2011. 439 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-90-481-8829-1

14. Kudreyko A. A., Migranov N. G., Migranova D. N. Stable States of Ferroelectric Smectic C* Liquid Crystal Confi ned between Patterned Surfaces // Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2016. Vol. 19, iss. 1. P. 95–101.

15. Кудрейко А. А., Сонг В., Мигранова Д. Н. Наблюдение макронеоднородностей в поверхностно-стабилизированном смектике C* при неодинаково структурированных подложках // Письма о материалах. 2017. Т. 7, вып. 4. С. 384–387. DOI: https://doi.org/10.22226/2410-3535-2017-4-384-387

16. Кудрейко А. А., Мигранов Н. Г., Мигранова Д. Н. Динамика релаксации сегнетоэлектрических жидких кристаллов в импульсном электрическом поле // Изв. вузов. Физика. 2016. Т. 59, вып. 7. С. 23–28. DOI: https://doi.org/10.1007/s11182-016-0857-x

17. Stewart I. W. Stability of equilibrium states in fi nite samples of smectic C* liquid crystals // J. Phys. A : Math. Gen. 2005. Vol. 38. P. 1853–1873. DOI: https://doi.org/10.1088/0305-4470/38/9/003

18. Demus D., Goodby J., Gray G. W., Spiess H.-W., Vill V. Handbook of Liquid Crystals. Vol. 2B. Weinheim : Wiley-VCH, 1998. 581 p.

19. Kudreyko A. A., Migranov N. G., Migranova D. N. Electro-optic response in thin smectic C* fi lm with chevron structures // Chin. Phys. B. 2016. Vol. 25, iss. 12. 126101. DOI: https://doi.org/10.1088/1674-1056/25/12/126101/meta

20. Романов В. П., Ульянов С. В., Черняк К. Г. Бистабильность «шевронного» смектика С* во внешнем электрическом поле // Физика твердого тела. 2010. Т. 52, вып. 9. С. 1849–1854. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063783410090337

21. Романов В. П., Ульянов С. В., Черняк К. Г. Ориентационные эффекты в шевронных смектиках C* во внешнем электрическом поле // Физика твердого тела. 2010. Т. 52, вып. 10. С. 2060–2067. DOI: https://doi.org/10.1134/S106378341010032X

22. Kudreyko A. A., Migranov N. G. Chaotic transients in surface-stabilized smectic C* cells induced by magnetic fi eld // Soft Mater., 2018. Vol. 16, iss. 3. P. 160–165. DOI: https://doi.org/10.1080/1539445X.2018.1461651

23. Былов Б. Ф., Виноград Р. Э., Гробман Д. М., Немыцкий В. В. Теория показателей Ляпунова и её приложения к вопросам устойчивости. М. : Наука, 1966. 576 с.

24. Kudreyko A. A., Migranov N. G., Bachurina O. V., Song W. Frequency voltage controlled light transmittance in ferroelectric liquid crystal cells // Eur. Phys. J. E. 2017. Vol. 40, no. 58. DOI: https://doi.org/10.1140/epje/i2017-11548-x

25. Hegde G., Xu P., Pozhidaev E., Chigrinov V. Kwok H.-S. Electrically controlled birefringence colours in deformed helix ferroelectric liquid crystals // Liq. Crys. 2008. Vol. 35, iss. 9. P. 1137–1144. DOI: https://doi.org/10.1080/02678290802398226

Краткое содержание (на английском языке): 
Полный текст в формате PDF (на русском языке):