ОСОБЕННОСТИ ДИСПЕРСИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ НЕМАТИЧЕСКОГО ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ

Предмет исследования. Исследованы диэлектрические свойства суспензий нематического жидкого кристалла с положительной диэлектрической анизотропией =10,5, допированного полупроводниковыми квантовыми точками CdSe/ZnS, в зависимости от их концентрации в интервале 0,05–0,3 вес.%. Методы. Исследования проводились методом диэлектрической спектроскопии. Для измерения использовалась специальная плоская титановая ячейка с расстоянием между электродами 250 мкм, на которые подавалось напряжение электрического поля. Дисперсия параллельной и нормальной составляющих действительной и мнимой компонент диэлектрической проницаемости измерялась в диапазоне от 50 Гц до 6,5 МГц при наложении на ячейку ориентирующего магнитного поля величиной 4·105 A/м. Основные результаты. С увеличением концентрации квантовых точек в суспензиях наблюдалось отклонение спектров диэлектрической проницаемости от спектра чистого жидкого кристалла, связанное с потерями на проводимость свободных ионов в области частот ниже 103 Гц. Обнаружено смещение частоты максимума в спектре потерь в области частот выше 106 Гц, связанное с ориентационной релаксацией жидкого кристалла. Это указывает на ослабление межмолекулярного взаимодействия в жидком кристалле и снижение потенциального барьера для враще- ния молекул по отношению к короткой оси диполя. Показано, что понижение  в интервале 103 –104 Гц с увеличением концентрации до 0,3 вес.% не превышало 4%. Практическая значимость. Полученные результаты позволяют объяснить изменение макроскопических свойств жидкого кристалла в результате допирования.

1. Tripathi P., Dixit S., Manohar R. Effect of bridging group on the dielectric properties of liquid crystal // Chemical Rapid Communications. 2013. V. 1(2). P. 50–55.

2. Dixit S., Misra Kr., Manohar R., Arora A.K. Enhancement in dielectric properties of nematic liquid crystal by gamma irradiation // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2013. V. 571. N 1. P. 77–85. doi: 10.1080/15421406.2012.744662

3. Manohar R., Manohar S., Chandel V.S. Dielectric behaviour of pure and dye doped nematic liquid crystal BKS/B07 // Materials Sciences and Application. 2011. V. 2. P. 839–847. doi: 10.4236/msa.2011.27114

4. Bauman D., Haase W. Dielectric measurements of guest-host systems // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 1989. V. 168. P. 155–168. doi: 10.1080/00268948908045968

5. Manohar R., Pandey K.K., Srivastava A.K., Misra A.K., Yadav S.P. Sign inversion of dielectric anisotropy in nematic liquid crystal by dye doping // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2010. V. 71. N 9. P. 1311–1315. doi: 10.1016/j.jpcs.2010.05.011

6. Yadav S.P., Pandey K.K., Misra A.K., Tripathi P.K., Manohar R. The molecular ordering phenomenon in dye-doped nematic liquid crystals // Physica Scripta. 2011. V. 83. N 3. Art. 035704. doi: doi: 10.1088/0031- 8949/83/03/035704

7. Ouskova E., Buchnev O., Reshetnyak V., Reznikov Yu., Kresse H. Dielectric relaxation spectroscopy of a nematic liquid crystal doped with ferroelectric Sn2P2S6 nanoparticles // Liquid Crystals. 2003. V. 30. N 10. P. 1235–1239. doi: 10.1080/02678290310001601996

8. Kinkead B, Hegmann T. Effects of size, capping agent and concentration of CdSe and CdTe quantum dots doped into a nematic liquid crystal on the optical and electro-optic properties of the final colloidal liquid crystal mixture // Journal of Materials Chemistry. 2010. V. 20. N 3. P. 448–458. doi: 10.1039/b911641a

9. Коншина Е.А., Гавриш Е.О., Орлова А.О., Артемьев М.В. Влияние полупроводниковых квантовых точек на оптические и электрические характеристики жидкокристаллических ячеек // Письма ЖТФ. 2011. Т. 37. № 21. С. 47–54.

10. Zhang T., Zhong C., Xu J. CdS-nanoparticle-doped liquid crystal displays showing low threshold voltage // Japanese Journal of Applied Physics. 2009. V. 48. N 5. P. 0550021–05500216. doi: 10.1143/JJAP.48.055002

11. Lee W.-K., Hwang S.J., Cho M.-J., Park H.-G., Han J.-W., Song S., Jang J.H., Seo D.-S., CIS-ZnS quantum dots for self-aligned liquid crystal molecules with superior electro-optic properties // Nanoscale. 2013. V. 5. N 1. P. 193–199. doi: 10.1039/c2nr32458j

12. Kopcansky P., Koval’chuk T., Gornitska O., Vovk V., Tomasovicova N., Koneraeka M., Timko M., Zavisova V., Jadzyn J., Eber N., Studenyak I. Dielectric spectroscopy of liquid crystal doped with Fe3O4 nanoparticles // Physics Procedia. 2010. V. 9. P. 36–40. doi: 10.1016/j.phpro.2010.11.010

13. Zakerhamidi M.S., Shoarinejad S., Mohammadpour S. Fe3O4 nanoparticle effect on dielectric and ordering behavior of nematic liquid crystal host // Journal of Molecular Liquids. 2014. V. 191. P. 16–19. doi: 10.1016/j.molliq.2013.11.020

14. Tomylko S., Yaroshchuk O., Kovalchuk O., Maschke U., Yamaguchi R. Dielectric properties of nematic liquid crystal modified with diamond nanoparticles // Ukrainian Journal of Physics. 2012. V. 57. N 2. P. 239– 243.

15. Lin F.-C, Wu P.-C, Jian B.-R., Lee W. Dopant effect and cell-configuration-dependent dielectric properties of nematic liquid crystals // Advances in Condensed Matter Physics. 2013. V. 27. Art. 271574. doi: 10.1155/2013/271574

16. Tang C.-Y., Huang S.-M., Lee W. Electrical properties of nematic liquid crystals doped with anatase TiO2 nanoparticles // Journal of Physics D: Applied Physics. 2011. V. 44. N 35. Art. 355102. doi: 10.1088/0022- 3727/44/35/355102

17. Kumar P.K., Tripathi P.K., Misra A.K., Pandey K.K., Manohar R. Study on dielectric and optical properties of ZnO doped nematic liquid crystal in low frequency region // Chemical Rapid Communications. 2013. V. 1. N 1. P. 20–26.

18. Chen W.-T., Chen P.-S., Chao C.-Y. Effect of doped insulating nanoparticles on the electro-optical characteristics of nematic liquid crystals // Japanese Journal of Applied Physics. 2009. V. 48. N 1. Art. 015006. doi: 10.1143/JJAP.48.015006

19. Haraguchi F., Inoue K.-I., Toshima N., Kobayashi S., Takatoh K. Reduction of the threshold voltages of nematic liquid crystal electrooptical devices by doping inorganic nanoparticles // Japanese Journal of Applied Physics. 2007. V. 46. N 33–35. P. L796–L797. doi: 10.1143/JJAP.46.L796

20. Mottram N.J. A model of dual frequency nematic liquid crystals // Workshop on Modeling of Soft Matter. Cortona, 2005. 30 p

21. Meier G., Saupe A. Dielectric relaxation in nematic liquid crystals // Molecular Crystals. 1966. V.1. P. 515– 525.

22. Блинов Л.М. Жидкие кристаллы. Структура и свойства. М.: Либроком, 2013. 484 с. 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License