Использование электрокинетических явлений в оптофлюидной ячейке с полимерными подложками

Цель работы – описание использования электрокинетических явлений в жидких кристаллах для создания нового класса устройств микрофлюидики – оптофлюидиков, предназначенных для управления электромагнитным излучением, в том числе,
ТГц-диапазона частот.
Процедуры и методы. Оптический метод исследования изменений ориентационной структуры в слоях ЖК, вызванных сдвиговым течением, генерируемым электроосмотическим насосом. Моделирование поведения ЖК в экспериментальной ячейке, содержащей электроосмотический насос и плоские слои нематического жидкого кристалла.
Результаты. Экспериментальные зависимости интенсивности поляризованного излучения, проходящего через плоские слои ЖК, от управляющего напряжения, приложенного к электроосмотическому насосу. Результаты расчётов гидродинамических и механо-оптических характеристик экспериментальной ЖК-ячейки.
Теоретическая и/или практическая значимость. Реализована новая идея, заключающаяся в использовании сдвигового течения, индуцированного электроосмотическим насосом, для управления оптическим излучением. Разработанная конструкция ЖК-ячейки и полученные экспериментальные результаты могут быть использованы для создания новых устройств управления электромагнитным излучением, в том числе, ТГц-диапазона частот.

1. Studying of dielectric properties of polymers in the terahertz frequency range / Fedulova E. V., Nazarov M. M., Angeluts A. A., Kitai M. S., Sokolov V. I., Shkurinov A. P. // Proceedings of SPIE. 2012. Vol. 8337. Saratov Fall Meeting 2011: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XIII. id. 83370I. DOI: 10.1117/12.923855.

2. Refractive indices and birefringence of hybrid liquid crystal - nanoparticles composite materials in the terahertz region / Mavrona E., Chodorow U., Barnes M. E., Parka J., Palka N., Saitzek S., Blach J.-F., Apostolopoulos V., Kaczmarek M. // AIP Advances. 2015. Vol. 5. id. 077143. DOI: 10.1063/1.4927392.

3. Pasechnik S. V., Chigrinov V. G., Shmeliova D. V. Liquid Crystals: Viscous and Elastic Properties in Theory and Applications. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH, 2009. 436 p.

4. Pasechnik S. V., Shmeliova D. V. Terafluidic devices: Perspectives and Problems // IEEE 40th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 2015. P. 1–2. DOI: 10.1109/IRMMW-THz.2015.7327669.

5. Electrorheology of Liquid Crystals / Pasechnik S. V., Shmeliova D. V., Kharlamov S. S., Semina O. A., Saidgaziev A. Sh., Chigrinov V. G. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2018. Т. 18. № 3. С. 89–93. DOI: 10.18083/LCAppl.2018.3.89.

6. Electro-optical effects of organic N-benzyl-2-methyl-4-nitroaniline dispersion in nematic liquid crystals / Selvaraj P., Subramani K., Srinivasan B., Hsu C.-J., Huang C.-Y. // Scientific Reports. 2020. Vol. 10 (1). id. 14273. DOI: 10.1038/s41598-020-71306-1.

7. Liquid crystal optofluidic device based on electro-kinetic phenomena in porous polymer films / Shmeliova D. V., Saidgaziev A. Sh., Kharlamov S. S., Visotsky A. S., Safonov M. A., Konovalova A. A., Pasechnik S. V. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2020. Т. 20. № 3. С. 72–79. DOI: 10.18083/LCAppl.2020.3.72.

8. Electrokinetic Phenomena in Homeotropic Layers of Nematic Liquid Crystal / Shmeliova D. V., Pasechnik S. V., Kharlamov S. S., Saidgaziev A. Sh., Podolsky V. A. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2021. Т. 21. № 3. С. 39–44. DOI: 10.18083/LCAppl.2021.3.39.

9. Optofluidic modulator based on peristaltic nematogen microflows / Vasdekis A. E., Cuennet J. G., De Sio L., Psaltis D. // Nature Photonics. 2011. Vol. 5. Iss. 4. P. 234–238. DOI: 10.1038/NPHOT.2011.18.