【摘要】：膽甾相液晶由于其自發(fā)形成的空間螺旋微結(jié)構(gòu),具有獨(dú)特的一維手性光子晶體結(jié)構(gòu),在電/磁/光/熱場的調(diào)制下,其分子結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生相應(yīng)變化,從而表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)響應(yīng)特性,被廣泛應(yīng)用于液晶激光器、反射膜、掩膜版、液晶光柵等領(lǐng)域。同時,液晶取向技術(shù)一直以來都是提升液晶器件性能的關(guān)鍵,由于液晶分子的長程有序性質(zhì),通過對局部范圍內(nèi)的液晶分子進(jìn)行取向,可以誘導(dǎo)整體液晶分子產(chǎn)生定向排列,從而使液晶材料產(chǎn)生特定的諸如折射率、介電常數(shù)、彈性系數(shù)、旋轉(zhuǎn)粘度等物理各向異性。近年來,光取向已逐漸成為主流的液晶取向技術(shù),相較于傳統(tǒng)的摩擦取向技術(shù),光取向技術(shù)由于其非接觸式的取向特性,不僅能夠有效地避免因摩擦接觸所帶來的灰塵顆粒與靜電電荷的污染,而且能夠在彎曲甚至柔性的基底上對液晶分子實現(xiàn)高分辨率的多疇取向。本文通過非對稱取向方式實現(xiàn)了基于甲基紅摻雜的膽甾相液晶指紋織構(gòu)可預(yù)期、可擦寫的光取向,并對取向后的織構(gòu)的演化形態(tài)和電光特性進(jìn)行了深入的分析和表征。論文的研究內(nèi)容主要包含以下兩部分:1)利用線偏振光對摻雜甲基紅的膽甾相液晶盒子進(jìn)行曝光,入射偏振光激發(fā)甲基紅分子產(chǎn)生順反異構(gòu)、吸附及解吸附反應(yīng),從而誘導(dǎo)表層液晶分子的定向排列,進(jìn)而決定了膽甾相液晶螺旋結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)。通過外加電場的調(diào)制,可獲得相應(yīng)的指紋織構(gòu)光柵。改變?nèi)肷涔獾钠穹较?調(diào)節(jié)盒厚與螺距的比值,可精確控制指紋織構(gòu)光柵的方向。在此基礎(chǔ)上,分別利用兩束正交的線偏振光和兩束正交的圓偏振光對樣品進(jìn)行光取向,得到了隨電壓動態(tài)變化的膽甾相液晶超結(jié)構(gòu)。此外,對甲基紅的配向模型進(jìn)行了理論分析,實驗結(jié)果與理論模型完全符合。2)利用甲基紅的取向特性和可擦寫特性,實現(xiàn)了指紋織構(gòu)光柵的二維幾何圖案化。光柵矢量的方向可通過調(diào)節(jié)入射光的線偏振方向進(jìn)行精確控制,光柵的圖案則可通過掩膜版進(jìn)行任意設(shè)計。此外,通過在樣品中共摻雜POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxanes)納米粒子,可實現(xiàn)膽甾相液晶從混合態(tài)配向(hybrid alignment)到平面態(tài)配向(planar alignment)的轉(zhuǎn)換。在此基礎(chǔ)上,利用掩膜版對樣品進(jìn)行多疇光取向,實現(xiàn)了指紋織構(gòu)光柵從旋轉(zhuǎn)模式(RotationMode)到開關(guān)模式(On-Off Mode)的轉(zhuǎn)換,獲得了同時具有兩種穩(wěn)定模式的膽甾相液晶超結(jié)構(gòu)。
【圖文】：

膽甾相表現(xiàn)為液晶分子成層排列，層內(nèi)分子相互平行，每一層的液晶指向失逡逑（指某一區(qū)域內(nèi)液晶分子的平均取向方向，通常用表示）之間具有一定的夾角，逡逑從而構(gòu)成如圖１．１邋（ｂ）所示的螺旋形結(jié)構(gòu)，螺旋軸的方向垂直于每一層的液晶逡逑指向失。指向失方向每旋轉(zhuǎn)３６０°，，構(gòu)成一個螺旋。每一個螺旋的長度被稱為螺逡逑距（ｐｉｔｃｈ，邋ｐ），螺距的大小與溫度及外場有關(guān)。膽甾相液晶的螺距可以是幾百納逡逑米到無窮大之間的任意值，取決于液晶分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)。向列相液晶也可以看作逡逑是螺距無窮大的膽甾相液晶。除了向列相液晶，近晶相液晶同樣也會表現(xiàn)出手性逡逑特征。逡逑ａ邐ｂ逡逑ｐ邐．—＾廠＾邐；二：逡逑ｐ邋Ｍｍ邋＾逡逑？邐？邋ｚ逡逑圖１．邋１邋（ａ）典型手性液晶分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，（ｂ）膽甾相液晶螺旋結(jié)構(gòu)示意圖Ｕ逡逑為指向失，Ｐ為螺距）逡逑１逡逑

典型的平面態(tài)織構(gòu)有以下兩種［１８］：逡逑１）當(dāng)膽留相液晶被局限在－？面摩擦取向，一面未取向的液晶盒中時，在摩擦玻逡逑璃基底表面（ｚ＝0），液晶分子的方位角（液晶分子指向失與摩擦方向之間的逡逑夾角）仇由摩擦方向決定；在另一面未配向處理的基底（ｚ＝ｔ／，ｄ為盒厚）表逡逑面附近，方位角辦是能夠自由調(diào)整的。逡逑２）當(dāng)膽留相液晶被限制在兩面摩擦取向的液晶盒中時，仇（和辦都是固定的。此逡逑時，液晶分子的螺旋軸必須產(chǎn)生輕微的調(diào)整來適應(yīng)這一條件：式１．２中的手逡逑征如被改寫為：逡逑ｑ＇ｄ邋＝邋ｅ，－ｅＱ邋＋邋ｎ７：邐（１邋３）逡逑（ｎ邋＝邋ｉｎｔ邋ｅｇｅｒ）逡逑布拉格反射特性逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O753.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 王佳菱;杜鑫;呂加;于天池;范志新;;膽甾相液晶織構(gòu)光譜特性[J];哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年02期

本文編號：2649199