phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2310-7251-2020-3-6-12phmath-57Research ArticleФИЗИКАPHYSICSМЕТОД РАСЧЁТА МОДУЛЕЙ ФРАНКА ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НА ОСНОВЕ ЭРБИЯERBIUM-BASED LIQUID CRYSTAL COMPLEX FRANK CONSTANTS CALCULATION METHODТамбовцевИ. М.TambovtcevI. M.imtambovtcev@gmail.comДобрунЛ. А.DobrunL. A.l.dobrun@spbu.ruКовшикА. П.KovshikA. P.ashakovshik@yandex.ruАксеноваЕ. В.AksenovaE. V.e.aksenova@spbu.ruРюмцевЕ. И.RyumtsevE. I.rei39@mail.ruСанкт-Петербургский государственный университетРоссияRyumtsev Saint Petersburg UniversityRussian Federation20201502202203612Copyright © Тамбовцев И.М., Добрун Л.А., Ковшик А.П., Аксенова Е.В., Рюмцев Е.И., 20222022Тамбовцев И.М., Добрун Л.А., Ковшик А.П., Аксенова Е.В., Рюмцев Е.И.Tambovtcev I.M., Dobrun L.A., Kovshik A.P., Aksenova E.V., Ryumtsev E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/57

Цель: определить модули Франка жидкокристаллического комплекса на основе эрбия. Процедура и методы. Ёмкостным методом исследовано ориентирующее влияние магнитного поля на жидкокристаллический комплекс на основе эрбия. Получена зависимость эффективных значений компонент диэлектрической проницаемости комплекса от магнитного поля. Предложен теоретический подход и численный метод определения упругих постоянных Франка на основе экспериментальной зависимости эффективных значений компонент диэлектрической проницаемости от магнитного поля. Результаты. Построены и объяснены зависимости диэлектрической проницаемости образца от приложенного магнитного поля; найдены модули Франка для данного вещества. Теоретическая и практическая значимость. Парамагнитные нематические жидкокристаллические комплексы на основе ионов лантаноидов (лантанидомезогены), обладают высокоэффективной люминесценцией и аномально большой для жидких кристаллов анизотропией магнитной восприимчивости. Указанные свойства нематических лантанидомезогенов позволяют создавать оптические среды с линейно поляризованной люминесценцией для использования в оптоэлектронных устройствах, управляемых с помощью электрических и магнитных полей.

Bstract. Aim is to determine the Frank elastic constants of an erbium-based liquid crystal complex. Methodology. The orienting effect of a magnetic field on an erbium-based liquid crystal complex was studied by a capacitive method. The dependence of the effective values of the components of the dielectric permittivity of the complex on the magnetic field is obtained. A theoretical approach and a numerical method for determining the Frank elastic constants are proposed based on the experimental dependence of the effective values of the permittivity of a cell on a magnetic field. Results. The dependences of the permittivity of the sample on the applied magnetic field explained, and Frank elastic constants for this substance are found. Research implications. Paramagnetic nematic liquid crystal complexes based on lanthanide ions (lanthanide mesogens) possess highly efficient luminescence and anisotropy of magnetic susceptibility is anomalously large for liquid crystals. The indicated properties of nematic lanthanide mesogens make it possible to create optical media with linearly polarized luminescence for use in optoelectronic devices controlled by electric and magnetic fields.

жидкие кристаллылантанидомезогеныдиэлектрическая проницаемостьмодули Франкафазовый переходэффект Фредериксаliquid crystalslanthanide mesogensdielectric permittivityFrank elastic constantsphase transitionFrédericksz transitionReferencesEnhanced full color tunable luminescent lyotropic liquid crystals from P123 and ionic liquid by doping lanthanide complexes and AIEgen / Lei N, Shen D., Wang X., Wang J., Li Q., Chen X. // Journal of Colloid and Interface Science. 2018. Vol. 529. P. 122-129. DOI: 10.1016/j.jcis.2018.06.012.Enhanced full color tunable luminescent lyotropic liquid crystals from P123 and ionic liquid by doping lanthanide complexes and AIEgen / Lei N, Shen D., Wang X., Wang J., Li Q., Chen X. // Journal of Colloid and Interface Science. 2018. Vol. 529. P. 122-129. DOI: 10.1016/j.jcis.2018.06.012.Chiriac L. F., Iliş M., Cîrcu V. Luminescent lanthanides complexes with mesogenic pyridone ligands: Emission and liquid crystals properties // Polyhedron. 2020. Vol. 190. P. 114748. DOI: 10.1016/j.poly.2020.114748.Chiriac L. F., Iliş M., Cîrcu V. Luminescent lanthanides complexes with mesogenic pyridone ligands: Emission and liquid crystals properties // Polyhedron. 2020. Vol. 190. P. 114748. DOI: 10.1016/j.poly.2020.114748.Tris (β-diketonates) lanthanum nematic adducts / Dzhabarov V. I., Knyazev A. A., Strelkov M. V., Molostova E. Y., Schustov V. A., Haase W., Galyametdinovz Y. G. // Liquid Crystals. 2010. Vol. 37. Iss. 3. P. 285-291. DOI: 10.1080/02678290903506040.Tris (β-diketonates) lanthanum nematic adducts / Dzhabarov V. I., Knyazev A. A., Strelkov M. V., Molostova E. Y., Schustov V. A., Haase W., Galyametdinovz Y. G. // Liquid Crystals. 2010. Vol. 37. Iss. 3. P. 285-291. DOI: 10.1080/02678290903506040.Stewart I. W. The Static and Dynamic Continuum Theory of Liquid Crystals: A Mathematical Introduction. London: Taylor & Francis, 2004. 351 p. (The Liquid Crystals Book Series).Stewart I. W. The Static and Dynamic Continuum Theory of Liquid Crystals: A Mathematical Introduction. London: Taylor & Francis, 2004. 351 p. (The Liquid Crystals Book Series).Val’kov A. Y., Aksenova E. V., Romanov V. P. First-order and continuous Frйedericksz transitions in cholesteric liquid crystals // Physical Review E. 2013. Vol. 87. Iss. 2. P. 022508. DOI: 10.1103/PhysRevE.87.022508.Val’kov A. Y., Aksenova E. V., Romanov V. P. First-order and continuous Frйedericksz transitions in cholesteric liquid crystals // Physical Review E. 2013. Vol. 87. Iss. 2. P. 022508. DOI: 10.1103/PhysRevE.87.022508.Wales D. J. Energy Landscapes: Applications to Clusters, Biomolecules and Glasses. Cambridge: Cambridge University Press, 2003. 692 p.Wales D. J. Energy Landscapes: Applications to Clusters, Biomolecules and Glasses. Cambridge: Cambridge University Press, 2003. 692 p.Rapini A., Papoular M. Distorsion d’une lamelle nйmatique sous champ magnйtique conditions d’ancrage aux parois // Journal de Physique Colloques. 1969. Vol. 30 (C4). P. C4-54-C4-56. DOI: 10.1051/jphyscol:1969413.Rapini A., Papoular M. Distorsion d’une lamelle nйmatique sous champ magnйtique conditions d’ancrage aux parois // Journal de Physique Colloques. 1969. Vol. 30 (C4). P. C4-54-C4-56. DOI: 10.1051/jphyscol:1969413.Magnetic field-induced macroscopic alignment of liquid-crystalline lanthanide complexes / Aksenova E., Dobrun L., Kovshik A., Ryumtsev E., Tambovtcev I. // Crystals. 2019. Vol. 9. Iss. 10. P. 499. DOI: 10.3390/cryst9100499.Magnetic field-induced macroscopic alignment of liquid-crystalline lanthanide complexes / Aksenova E., Dobrun L., Kovshik A., Ryumtsev E., Tambovtcev I. // Crystals. 2019. Vol. 9. Iss. 10. P. 499. DOI: 10.3390/cryst9100499.Physical Properties of Liquid Crystals: Nematics / ed. by D. A. Dunmur, A. Fukuda, G. R. Luckhurst. London: The Institution of Electrical Engineers (INSPEC), 2001. 671 p. (EMIS Datareviews Series No. 25).Physical Properties of Liquid Crystals: Nematics / ed. by D. A. Dunmur, A. Fukuda, G. R. Luckhurst. London: The Institution of Electrical Engineers (INSPEC), 2001. 671 p. (EMIS Datareviews Series No. 25).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.