phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2949-5067-2025-4-77-87phmath-733Research ArticleФИЗИКАPHYSICSГибкая перезаписываемая электронная бумага на основе наноструктурированных материаловFlexible Optically Rewritable E-Paper Based on Nanotechnologyhttps://orcid.org/0000-0003-0593-2555ЧигриновВ. Г.ChigrinovV. G.

Владимир Григорьевич Чигринов, доктор физико-математических наук,профессор, старший научный сотрудник, профессор кафедры; ведущий учёный

учебно-научная лаборатория теоретической и прикладной нанотехнологии; Инженерная академия; кафедра механики и процессов управления

Москва; Китай; Нанкин; Новгород

Vladimir G. Chigrinov, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Senior Researcher, Leading Scientist

Laboratory of Theoretical and Applied Nanotechnology; Engineering Academy; Department of Mechanics and Control Processes

Moscow; China; Nanjing; Novgorod

eechigr@ust.hkhttps://orcid.org/0000-0001-8915-2411КуриловА. Д.KurilovA. D.

Александр Дмитриевич Курилов, кандидат физико-математических наук,заведующий лабораторией

учебно-научная лаборатория теоретической и прикладной нанотехнологии

Москва

Aleksandr D. Kurilov, Cand. Sci., (Phys.-Math.), Laboratory Head

Laboratory of Theoretical and Applied Nanotechnology

Moscow

ad.kurilov@guppros.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7211-0741КудрейкоА. А.KudreykoA. A.

Алексей Альфредович Кудрейко, доктор физико-математических наук,профессор

кафедра общей физики

Уфа

Aleksey A. Kudreyko, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof.

Department of General Physics

Ufa

alexkudreyko@mail.ruГосударственный университет просвещения; Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы; Нанкинская компания ООО «Цзинцуй Оптическая Технология»; Новгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоРоссияFederal State University of Education; Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba; Nanjing Jingcui Optical Technology Co., Ltd.; Yaroslav-the-Wise Novgorod State UniversityRussian FederationГосударственный университет просвещенияРоссияFederal State University of EducationRussian FederationУфимский университет науки и технологийРоссияUfa University of Science and TechnologyRussian Federation202519042026047787Copyright © Чигринов В.Г., Курилов А.Д., Кудрейко А.А., 20262026Чигринов В.Г., Курилов А.Д., Кудрейко А.А.Chigrinov V.G., Kurilov A.D., Kudreyko A.A.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/733   Цель

   Цель: разработка гибкой оптически перезаписываемой электронной бумаги (ORW E-paper) с использованием нанотехнологии для решения проблемы ориентации жидких кристаллов на гибких пластиковых подложках.

   Процедура и методы

   Процедура и методы. В основе метода лежит использование наноразмерных фотоориентирующих слоёв на основе азокрасителей, которые обеспечивают высококачественную ориентацию жидких кристаллов на гибких пластиках без высокотемпературных процессов, требуемых традиционными методами.

   Результаты

   Результаты. Созданная электронная бумага демонстрирует высокое быстродействие (<2 с), низкую энергию записи (<1 Дж/см2) и возможность более 1000 циклов перезаписи. Устройство механически устойчиво, не требует сложной управляющей электроники и отличается низкой себестоимостью.

   Теоретическая и практическая значимость. Технология открывает путь к массовому производству недорогих и долговечных гибких дисплеев для применения в ценниках, рекламе, смарт-картах и т. д., позиционируя ORW E-paper как конкурентоспособного игрока на рынке электронной бумаги.

   Aim

   Aim. Development of low-cost flexible Optically Rewritable E-paper using nanotechnology to address the challenge of aligning liquid crystals on plastic substrates.

   Methodology

   Methodology. The approach is based on nanosized azo-dye photoaligning layers, which enable high-quality liquid crystal alignment on flexible plastics without the high-temperature processes required by conventional methods.

   Results

   Results. The fabricated E-paper demonstrates fast response (<2 s), low writing energy (<1 J/cm2), and over 1000 rewrite cycles. The device is mechanically robust, complex driving electronics is not needed.

   Research implications

   Research implications. This technology enables a mass production of low-cost, durable flexible displays for applications like price tags, advertising and smart cards, positioning optically rewritable E-paper as a strong competitor in the E-paper market.

азокрасительгибкие подложкинематический жидкий кристаллоптически перезаписываемая электронная бумагафотоориентацияazo dyeflexible substratesnematic liquid crystaloptically rewritable electronic paperphotoalignmentРабота выполнена в рамках реализации научно-исследовательского проекта-победителя конкурса на получение гранта Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Государственный университет просвещения» в 2025 годуThis work was supported by the grant from the Federal State University of Education in 2025, awarded to the winning research project in the competitive grant programReferencesYang B. R. E-Paper Displays. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, 2022. 320 p.Yang, B. R. (2022). E-Paper Displays. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons.Understanding the mechanisms of electronic ink operation / B. R. Yang, W. J. Hu, Z. Zeng, Z. Y. Wu, Y. F. Gu, J. Z. Xu, J. X. Cao, Y. D. Zhang, P. Chen // Journal of the Society for Information Display. 2021. Vol. 29. Iss. 1. P. 38–46. DOI: 10.1002/jsid.960.Yang, B. R., Hu, W. J., Zeng, Z., Wu, Z. Y., Gu, Y. F., Xu, J. Z., Cao, J. X., Zhang, Y. D. & Chen, P. (2021). Understanding the mechanisms of electronic ink operation. In: Journal of the Society for Information Display, 29 (1), 38–46. DOI: 10.1002/jsid.960.Electrophoretic Deposition for Cholesteric Liquid-Crystalline Devices with Memory and Modulation of Reflection Colors / S. Tokunaga, Y. Itoh, Y. Yaguchi, H. Tanaka, F. Araoka, H. Takezoe // Advanced Materials. 2016. Vol. 28. Iss. 21. P. 4077–4083. DOI: 10.1002/adma.201600258.Tokunaga, S., Itoh, Y., Yaguchi, Y., Tanaka, H., Araoka, F., Takezoe, H. & Aida, T. (2016). Electrophoretic Deposition for Cholesteric Liquid-Crystalline Devices with Memory and Modulation of Reflection Colors. In: Advanced Materials, 28 (21), 4077–4083. DOI: 10.1002/adma.201600258.Zenithal bistable device: comparison of modeling and experiment / T. J. Spencer, C. M. Care, R. M. Amos, J. C. Jones // Physical Review E – Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2010. Vol. 82. Iss. 2. Article no. 021702. DOI: 10.1103/PhysRevE.82.021702.Spencer, T. J., Care, C. M., Amos, R. M. & Jones, J. C. (2010). Zenithal bistable device: comparison of modeling and experiment. In: Physical Review E – Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 82 (2), 021702. DOI: 10.1103/PhysRevE.82.021702.P-136: A Low Voltage, Switchable, Bistable-Twist Nematic Display / P. Liu, M. C. Tseng, F. S. Y. Yeung, H. S. Kwok // SID Simposium Digest of Technical Papers. 2020. Vol. 51. Iss. 1. P. 1889–1892. DOI: 10.1002/sdtp.14277.Liu, P., Tseng, M. C., Yeung, F. S. Y. & Kwok, H. S. (2020). P-136: A Low Voltage, Switchable, Bistable-Twist Nematic Display. In: SID Simposium Digest of Technical Papers, 51 (1), 1889–1892. DOI: 10.1002/sdtp.14277.Chigrinov V. G., Kozenkov V. M., Kwok H. S. Photoalignment of Liquid Crystalline Materials: Physics and Applications. Chichester, England: John Wiley & Sons, 2008. 248 p.Chigrinov, V. G., Kozenkov, V. M. & Kwok H. S. (2008). Photoalignment of Liquid Crystalline Materials: Physics and Applications. Chichester, England: John Wiley & Sons.Chigrinov V. G., Kudreyko A. A. Tunable optical properties for ORW e-paper // Liquid Crystals. 2021. Vol. 48. Iss. 7. P. 1073–1077. DOI: 10.1080/02678292.2020.1842924.Chigrinov, V. G. & Kudreyko, A. A. (2021). Tunable optical properties for ORW e-paper. In: Liquid Crystals, 48 (7), 1073–1077. DOI: 10.1080/02678292.2020.1842924.Kudreyko A., Chigrinov V. Structural and optical characteristics of flexible optically rewritable electronic paper // Crystals. 2022. Vol. 12. Iss. 8. Article no. 1149. DOI: 10.3390/cryst12081149.Kudreyko, A. & Chigrinov, V. (2022). Structural and optical characteristics of flexible optically rewritable electronic paper. In: Crystals, 12 (8), 1149. DOI: 10.3390/cryst12081149.Kudreyko A., Chigrinov V. Optimization of image writer modes for optically rewritable electronic paper // Liquid Crystals. 2022. Vol. 49. Iss. 4. P. 436–441. DOI: 10.1080/02678292.2021.1975837.Kudreyko, A. & Chigrinov, V. (2022). Optimization of image writer modes for optically rewritable electronic paper. In: Liquid Crystals, 49 (4), 436–441. DOI: 10.1080/02678292.2021.1975837.New properties and applications of rewritable azo-dye photoalignment / A. Muravsky, A. Murauski, V. Chigrinov, H. S. Kwok // Journal of the Society for Information Display. 2008. Vol. 16. Iss. 9. P. 927–931. DOI: 10.1889/1.2976652.Muravsky, A., Murauski, A., Chigrinov, V. & Kwok, H. S. (2008). New properties and applications of rewritable azo-dye photoalignment. In: Journal of the Society for Information Display, 16 (9), 927–931. DOI: 10.1889/1.2976652.MOptical rewritable electronic paper photoalignment / A. Muravsky, A. Murauski, V. Chigrinov, H. S. Kwok // IEICE Transactions on Electronics. 2008. Vol. E91.C. Iss. 10. P. 1576–1580. DOI: 10.1093/ietele/e91-c.10.1576.Muravsky, A., Murauski, A., Chigrinov, V. & Kwok, H. S. (2008). Optical rewritable electronic paper. In: IEICE Transactions on Electronics, E91.C (10), 1576–1580. DOI: 10.1093/ietele/e91-c.10.1576.Optically rewritable liquid crystal display / W. Zhang, A. Srivastava, V. Chigrinov, H. S. Kwok // E-paper Displays / ed. B. R. Yang. Chichester, England: John Wiley & Sons, 2022. P. 171–196. DOI: 10.1002/9781119745624.ch8.Zhang, W., Srivastava, A., Chigrinov, V. & Kwok, H. S. (2022). Optically rewritable liquid crystal display. In: Yang B. R. (ed.). E-paper Displays. Chichester, England: John Wiley & Sons, pp. 171–196. DOI: 10.1002/9781119745624.ch8.Ferroelectric liquid crystals: physics and applications / Q. Guo, K. Yan, V. Chigrinov, H. Zhao, M. Tribelsky // Crystals. 2019. Vol. 9. Iss. 9. Article no. 470. DOI: 10.3390/cryst9090470.Guo, Q., Yan, K., Chigrinov, V., Zhao, H. & Tribelsky, M. (2019). Ferroelectric liquid crystals: physics and applications. In: Crystals, 9 (9), 470. DOI: 10.3390/cryst9090470.

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