Гнучкі друковані сенсори вологості на основі ліотропних хромонічних рідких кристалів
Назва конкурсу: Конкурс НФДУ "Наука для безпеки людини та суспільства"
Реєстраційний номер проєкту: 2020.01/0144
Терміни реалізації проєкту: з
до
Тип дослідження (розробки): прикладні наукові дослідження
Галузь науки: Біотехнології та біоінженерія
Пріоритетний напрям розвитку науки і техніки: науки про життя, нові технології профілактики та лікування найпоширеніших захворювань
Науковий напрям за конкурсом: За напрямами досліджень, пов’язаних із біобезпекою, біомедициною, екологією, кібернетичною та інформаційною безпекою, із відповіддю на економічні, соціальні, гуманітарні виклики в умовах природних та техногенних надзвичайних ситуацій, а також з подоланням
Установа/організація: Інститут фізики НАН України
Відомча підпорядкованість установи: Національна академія наук України
Підстава для зміни: не має
Кількість докторів наук : 3
Кількість кандидатів наук: 4
У тому числі молоді вчені: 0
Кількість допоміжного персоналу: 3
Середній бал за експертною оцінкою: 88.50
Ключові слова: Молекулярна агрегація, ліотропні хромонічні рідкі кристали, Сенсори, технологія друку, гнучкі електронні компоненти.
Результати проєкту: Показано, що ліотропні хромонічні рідко кристалічні матеріали можуть
бути орієнтовані натертими плівками полііміду та нанесенням шарів SiO2 під
кутом до поверхні. В нашій роботі ми використовували плівки натертого
полііміду 7511 для планарної орієнтації хромонічної фази де кут переднахилу
між директором та підкладкою був менший ніж 1о
градус. Гомеотропна та
гібридні орієнтації для вибраних та оптимізованих хромонічних матеріалів є
нестабільною. З часом всі зразки демонструють в рівноважному стані планарну
орієнтацію.
Проведено вимірювання оптичної анізотропії n і її залежності від
температури Т , концентрації c, та довжини хвилі для орієнтовних зразків
водних розчинів ЛХРК та відповідних твердих плівок. Для поглинаючих світло
барвників ми також виміряли анізотропію поглинання Δk(T,c,λ). Дані з
поглинання були використані для визначення скалярного параметра порядку
ЛХРК і його залежності від температури. Теорія розповсюдження світла в
поглинаючих/непоглинаючих кристалах була використана як базис для
оптичної характеризації ЛХРК плівок.
З`ясовано, що дослідження природи супрамолекулярної агрегації на
прикладі барвника D4 в РК 5CB носить нетривіальний характер. Деконволюція
спектральних залежностей D4 від концентрації барвника продемонструвала
зсув максимальної енергії гауссових піків, як в короткохвильову, так і в
довгохвильову область спектрів. Температурні спектроскопічні дослідження
показали, що для більшості піків проявляються процеси зсуву максимальної енергії в довгохвильову область спектра з розширенням півширини. Натомість,
в області переходу нематик-ізотроп спостерігався аномальний зсув
максимальної енергії в короткохвильову область спектра з подальшим виходом
на стаціонар в ізотропній фазі.
Методом рентгенівського дифракційного аналізу встановлено деякі
структурні параметри кристалітів, які утворюють молекули антрахінону в
нематичних РК (6CHBT, 5СВ та Е7). Зокрема, що відстань між молекулами в
стеках d = 3.421 Å, а взаємне зміщення сусідніх молекул l = 1.975 Å.
Методом рентгенівського малокутового розсіювання проведено оцінку
розмірів агрегатів молекул на початковій стадії утворення кристалітів.
Найбільш імовірною є модель полідисперсних циліндричних частинок
середньою довжиною L ~ 27 нм і радіусом R ~ 0.5 нм.
бути орієнтовані натертими плівками полііміду та нанесенням шарів SiO2 під
кутом до поверхні. В нашій роботі ми використовували плівки натертого
полііміду 7511 для планарної орієнтації хромонічної фази де кут переднахилу
між директором та підкладкою був менший ніж 1о
градус. Гомеотропна та
гібридні орієнтації для вибраних та оптимізованих хромонічних матеріалів є
нестабільною. З часом всі зразки демонструють в рівноважному стані планарну
орієнтацію.
Проведено вимірювання оптичної анізотропії n і її залежності від
температури Т , концентрації c, та довжини хвилі для орієнтовних зразків
водних розчинів ЛХРК та відповідних твердих плівок. Для поглинаючих світло
барвників ми також виміряли анізотропію поглинання Δk(T,c,λ). Дані з
поглинання були використані для визначення скалярного параметра порядку
ЛХРК і його залежності від температури. Теорія розповсюдження світла в
поглинаючих/непоглинаючих кристалах була використана як базис для
оптичної характеризації ЛХРК плівок.
З`ясовано, що дослідження природи супрамолекулярної агрегації на
прикладі барвника D4 в РК 5CB носить нетривіальний характер. Деконволюція
спектральних залежностей D4 від концентрації барвника продемонструвала
зсув максимальної енергії гауссових піків, як в короткохвильову, так і в
довгохвильову область спектрів. Температурні спектроскопічні дослідження
показали, що для більшості піків проявляються процеси зсуву максимальної енергії в довгохвильову область спектра з розширенням півширини. Натомість,
в області переходу нематик-ізотроп спостерігався аномальний зсув
максимальної енергії в короткохвильову область спектра з подальшим виходом
на стаціонар в ізотропній фазі.
Методом рентгенівського дифракційного аналізу встановлено деякі
структурні параметри кристалітів, які утворюють молекули антрахінону в
нематичних РК (6CHBT, 5СВ та Е7). Зокрема, що відстань між молекулами в
стеках d = 3.421 Å, а взаємне зміщення сусідніх молекул l = 1.975 Å.
Методом рентгенівського малокутового розсіювання проведено оцінку
розмірів агрегатів молекул на початковій стадії утворення кристалітів.
Найбільш імовірною є модель полідисперсних циліндричних частинок
середньою довжиною L ~ 27 нм і радіусом R ~ 0.5 нм.
УЧАСНИКИ ПРОЄКТУ
Керівник проєкту: НАЗАРЕНКО ВАСИЛЬ ГЕННАДІЙОВИЧ Термін у проєкті: -