Дисперсия анизотропии показателя преломления жидкого кристалла в низкотемпературной нематической фазе

Цель. Исследовать дисперсию анизотропии показателя преломления Δn и параметр порядка S жидкокристаллической смеси ЖК-1289 в диапазоне –60…+60°C и проверить соответствие модели Ландау-де Жена.

Процедура и методы. Применена интерференционная спектроскопия. Измерены спектры пропускания планарной ЖК-ячейки при температурах от –60°C до +60°C. Определена Δn по интерференционным максимумам. Рассчитана зависимость S(T) по Δn(T).

Результаты. Установлены зависимости Δn(λ) во всем диапазоне существования нематической фазы. Анизотропия показателя преломления снижается с ростом температуры и длины волны. Параметр порядка падает от 0,75 при –40°C до 0,26 при +60°C. Критический показатель β = 0,23 ± 0,01 близок к 0,25, подтверждая модель.

Теоретическая и/или практическая значимость. Получены данные по Δn(λ, T) и S(T) в низкотемпературной нематической фазе ЖК-1289 и проверена модель Ландау-де Жена. Результаты важны для проектирования термостабильных ЖК-устройств.

1. Transport of ions and electrons in nanostructured liquid crystals / T. Kato, M. Yoshio, T. Ichikawa, B. Soberats, H. Ohno, M. Funahashi // Nature Reviews Materials. 2017. Vol. 2. Iss. 4. Article no. 17001. DOI: 10.1038/natrevmats.2017.1.

2. Li Q. Functional Organic and Hybrid Nanostructured Materials: Fabrication, Properties, and Applications. New York: John Wiley & Sons, 2018. 632 p.

3. Tunable structure and dynamics of active liquid crystals / N. Kumar, R. Zhang, J. J. De Pablo, M. L. Gardel // Science Advances. 2018. Vol. 4. Iss. 10. Article: eaat7779. DOI: 10.1126/sciadv.aat7779.

4. Blinov L. M., Chigrinov V. G. Electrooptic effects in Liquid Crystal Materials. New York: Springer-Verlag, 1994. 459 p.

5. Synthesis and Optoelectronic Properties of Perylene Diimide-Based Liquid Crystals / S. Qiao, R. Liao, M. Xie, X. Song, A. Zhang, Y. Fang, C. Zhang, H. Yu // Molecules. 2025. Vol. 30. Iss. 4. Article no. 799. DOI: 10.3390/molecules30040799.

6. Core-Only Calamitic Liquid Crystals: Molecular Design and Optoelectronic Properties / J. G. Rothera, J. Yu, K. AlNajm, R. Butrus, E. Ahangari-Bashash, L. K. Watanabe, J. M. Rawson, A. Dmitrienko, V. N. Vukotic, S. H. Eichhorn // Chemistry – An Asian Journal. 2025. Vol. 20. Iss. 8. Article no. e202401543. DOI: 10.1002/asia.202401543.

7. Metallacycle-cored luminescent ionic liquid crystals with trigonal symmetry / L. Chen, Y. Cao, H. Huo, S. Lu, Y. Hou, T. Tan, X. Li, F. Liu, M. Zhang // Chemical Science. 2025. Vol. 16. Iss. 12. P. 4992–4997. DOI: 10.1039/D4SC07318E.

8. Kӧysal O., Gleeson H. F., Kocakülah G. A double-layer light shutter consisting of polymer dispersed liquid crystal and azo dye/quantum dot // Optical Materials. 2024. Vol. 154. Article no. 115645. DOI: 10.1016/j.optmat.2024.115645.

9. Chromatic aberration compensation using thin, transparent, large aperture, wide focal range, adaptive liquid crystal lens / J. Pereiro-García, M. Caño-García, O. Blanco-Fernández, R. Ramos-Uña, X. Quintana, M. A. Geday // Optics & Laser Technology. 2025. Vol. 180. Article no. 111532. DOI: 10.1016/j.optlastec.2024.111532.

10. Modin A., Leheny R. L., Serra F. Spatial Photo-Patterning of Nematic Liquid Crystal Pretilt and its Application in Fabricating Flat Gradient-Index Lenses // Advanced Materials. 2024. Vol. 36. Iss. 23. Article no. 2310083. DOI: 10.1002/adma.202310083.

11. Lin Y. H., Wang Y. J., Reshetnyak V. Liquid crystal lenses with tunable focal length // Liquid Crystals Reviews. 2017. Vol. 5. Iss. 2. P. 111–143. DOI: 10.1080/21680396.2018.1440256.

12. Voltage-controlled liquid-crystal terahertz phase shifter and quarter-wave plate / C.-F. Hsieh, R.-P. Pan, T.-T. Tang, H.-L. Chen, C.-L. Pan // Optics letters. 2006. Vol. 31. Iss. 8. P. 1112–1114. DOI: 10.1364/OL.31.001112.

13. Optimal design of quarter-wave plate with wideband and wide viewing angle for three-dimensional liquid crystal display / W. Seok Kang, B.-J. Mun, G.-D. Lee, J. Ho Lee, B. Koo Kim, H. Chul Choi, Y. Jin Lim, S. Hee Lee // Journal of Applied Physics. 2012. Vol. 111. Iss. 10. Article no. 103119. DOI: 10.1063/1.4723819.

14. Lavrentovich M. D., Sergan T. A., Kelly J. R. Switchable broadband achromatic half-wave plate with nematic liquid crystals // Optics letters. 2004. Vol. 29. Iss. 12. P. 1411–1413. DOI: 10.1364/OL.29.001411.

15. Optically switchable and axially symmetric half-wave plate based on photoaligned liquid crystal films / C.-C. Lin, T.-C. Huang, C.-C. Chu, V. K. S. Hsiao // Optical Materials. 2016. Vol. 57. P. 23–27. DOI: 10.1016/j.optmat.2016.04.006.

16. Electro-optical performance of nematic liquid crystals doped with gold nanoparticles / D. N. Chausov, A. D. Kurilov, R. N. Kucherov, A. V. Simakin, S. V. Gudkov // Journal of Physics: Condensed Matter. 2020. Vol. 32. No. 39. Article no. 395102. DOI: 10.1088/1361-648X/ab966c.

17. Concentration-dependent dielectric and electro-optical properties of composites based on nematic liquid crystals and CdS: Mn quantum dots / A. D. Kurilov, D. N. Chausov, V. V. Osipova, D. O. Sagdeev, I. S. Chekulaev, R. N. Kucherov, V. V. Belyaev, Y. G. Galyametdinov // Soft Matter. 2023. Vol. 19. Iss. 11. P. 2110–2119. DOI: 10.1039/D2SM01352E.

18. Interference method for determining dispersion of refractive indices of liquid crystals / E. Miszczyk, Z. Raszewski, J. Kędzierski, E. Nowinowski-Kruszelnicki, M. A. Kojdecki, P. Perkowski, W. Piecek, M. Olifierczuk // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2011. Vol. 544. Iss. 1. Article no. 22/[1010]-36/[1024]. DOI: 10.1080/15421406.2011.569262.

19. A direct assessment of refractive indices of nematic liquid crystals at broad VIS – MWIR range / E. Miszczyk, P. Morawiak, R. Mazur, M. Mrukiewicz, M. Olifierczuk, W. Piecek, Z. Raszewski, P. Kula, J. Kędzierski, J. Zieliński, P. Harmata // Liquid Crystals. 2018. Vol. 45. Iss. 5. P. 703–714. DOI: 10.1080/02678292.2017.1376125.