Nowe materiały ciekłokrystaliczne zawierające chiralne związki jonowe do zastosowania w modulatorach światła

Print Friendly, PDF & Email

Nowe materiały ciekłokrystaliczne zawierające chiralne związki jonowe do zastosowania w modulatorach światła

Wytwarzanie i charakterystyka nowych materiałów ciekłokrystalicznych zawierających chiralne związki jonowe do zastosowania w modulatorach światła, to nowy projekt pozyskany przez dr. inż. Macieja Czajkowskiego z Wrocławskiego Centrum Badań EIT+ w ramach programu SONATA 11 Narodowego Centrum Nauki. Projekt rozpoczął się 20 stycznia br. i będzie realizowany przez dwa lata.

Chiralne cząsteczki są to organiczne związki występujące w dwóch odmianach – strukturach chemicznych będących względem siebie lustrzanym odbiciem i nie pokrywających się na skutek rotacji wokół wiązań chemicznych lub całych cząsteczek. Ze względu na niesymetryczność tych związków, występowanie ich w strukturach krystalicznych skutkuje powstaniem struktur helikalnych (skręconych). Ciekłe kryształy w obecności cząsteczek chiralnych mogą wykazywać fazy skręcone, np. skręconego nematyka (z ang. Twisted Nematic) zwanego też fazą cholesteryczną (nazwa ta pochodzi od pierwszej grupy cząsteczek, w której ją zaobserwowano). Helisy składają się z powtarzających się jednostek, o wymiarze zwanym skokiem helisy i kiedy jest on porównywalny z długością fali promieniowania widzialnego, obserwuje się odbicie światła o pojedynczej barwie, o kołowej polaryzacji światła o znaku zgodnym ze znakiem skrętności helisy.

Cząsteczki chiralne domieszkowane do ciekłych kryształów wykazują różną zdolność skręcającą fazę ciekłokrystaliczną (z ang. Helical Twisting Power), powodując selektywne odbicie światła o różnych barwach lub wąskiego zakresu promieniowania w zakresie ultrafioletu lub podczerwieni. Położenie pasm odbicia promieniowania zależy także od zawartości tych cząsteczek w fazie ciekłokrystalicznej.

Przy pomocy pola elektrycznego można doprowadzić do przemieszczenia cząstek chiralnych posiadających ładunek elektryczny, prowadząc do zmiany stężenia tych cząstek w zależności od odległości od elektrody. Metoda ta pozwala na otrzymanie gradientu skrętności fazy ciekłokrystalicznej i różnic w położeniu pasm odbicia światła na poszczególnych grubościach komórki ciekłokrystalicznej. Na wytworzonej strukturze odbiciu ulega światło w szerokim zakresie widmowym, pokrywającym nawet cały zakres widzialny. Stosując światło niespolaryzowane, np. światło dzienne, maksymalny stopień odbicia od takiej struktury może wynieść 50%.

Zadaniem realizowanym w projekcie jest synteza i zbadanie właściwości fizykochemicznych cząsteczek posiadających jony chiralne o przeciwnych skrętnościach, które posłużą do wytworzenia mieszanin i komórek ciekłokrystalicznych, w których możliwe będzie wytworzenie gradientów stężenia chiralnych jonów dodatnich i ujemnych o przeciwnych skrętnościach, co teoretycznie umożliwia wytworzenie przełączników elektro-optycznych nawet całkowicie odbijających światło padające. Materiały takie mogą znaleźć zastosowanie jako papier elektroniczny, wykorzystywany w wyświetlaczach np. czytnikach książek lub banerach o minimalnym zużyciu prądu elektrycznego. Badania będą prowadzone m.in. w Laboratorium Materiałów Luminescencyjnych (LML), Laboratorium Nanotechnologii i Struktur Półprzewodnikowych (LNSP), Laboratorium Materiałów Polimerowych (LMP), Laboratorium Laserowych Systemów Pomiarowych (LLSP), Laboratorium Spektroskopii Optycznej (LSO) oraz Laboratorium Elektroniki Drukowanej i Ogniw Słonecznych.

SONATA 11,  to sztandarowy konkurs Narodowego Centrum Nauki, przeznaczony na projekty badawcze realizowane przez osoby posiadające stopień naukowy doktora, uzyskany do 7 lat przed rokiem wystąpienia z wnioskiem. Uzyskane finansowanie pozwala badaczom rozpoczynającym karierę naukową na prowadzenie innowacyjnych badań z wykorzystaniem nowoczesnej aparatury lub oryginalnego rozwiązania metodologicznego.

Print Friendly, PDF & Email
Autor: Klaudia Piątek, Opublikowano: 25.01.2017
plusfontminusfontreloadfont