14.583.21.0058

В эксперименте проведено исследование динамики переориентации оси легкого ориентирования нематического жидкого кристалла 5ЦБ на фотоориентированной пленке азокрасителя SD1 под воздействием линейно-поляризованного УФ излучения. НЖК ячейка толщиной 18 мкм состояла из двух стеклянных подложек. Верхняя подложка была покрыта пленкой полиимида с последующим натиранием для получения сильного сцепления. На нижнюю подложку была нанесена пленка азокрасителя SD1 и подвержена облучению линейно-поляризованным УФ светом (длина волны λ= 365 нм) с различной дозой экспозиции. Данная методика предварительного облучения позволила получить 4 области ЖК ячейки с различным значением энергетической дозы УФ излучения D_p= 0.07; 0.27; 1; 10 Дж/см². ЖК ячейка была заправлена нематическим жидким кристаллом 5ЦБ и медленно охлаждена до комнатной температуры. После помещения ячейки в скрещенные поляроиды наблюдалась однородная планарная ориентация с небольшим твист углом. Последующее облучение ячейки линейно-поляризованным светом, падающим по нормали к подложке со стороны пленки азо-красителя, приводило к переориентации поверхностного директора с изменением положения оси легкого ориентирования и увеличению исходного твист угла.

Для исследования ориентационных изменений использовался поляризационный микроскоп, оборудованный фотокамерой с разрешением 2504x 2336 пикселей. Для получения изображений использовался фильтр с длиной волны 630 нм. Воздействие УФ излучения прерывалось на 1 минуту, в течение которой осуществлялось фотографирование ЖК ячейки. Фотосъемка с вращением поляризатора на угол ±20° с шагом 1 градус, относительно наиболее темного участка ЖК ячейки, позволила получить набор изображений различной яркости. При анализе яркости полученных фотоснимков использовалась часть изображения с массивом 600х600 пикселей. Для детального анализа проводилась обработка изображений с определением яркости пикселей и количества пикселей с наименьшей интенсивностью для каждого положения поляризатора. Данная процедура позволила получить распределение количества пикселей с наименьшей интенсивностью (локальное направление легкой оси определяется положением поляризатора соответствующем наименьшей интенсивностью пикселя) в зависимости от угла поворота поляризатора. Для теоретического описания процесса переориентации легкой оси, использовался подход, в котором светоиндуцированное изменение ориентации молекул азокрасителя описывается среднеполевым вращательным уравнением Фоккера-Планка с потенциалом, зависящим от интенсивности и поляризации переориентирующего света. Экспериментальные данные относительно ориентационных распределений легкой оси сравнивались с угловыми распределениями, полученными в результате численного анализа уравнения Фоккера-Планка. 

Полученные экспериментальные зависимости показывают, что исходное угловое распределение оси легкого ориентирования зависит от дозы первичного УФ облучения и его дисперсия (степень разупорядоченности) уменьшается с ее увеличением. Облучение слабоупорядоченной области ячейки (D_p = 0,07 Дж/см²) линейно-поляризованным УФ светом приводит к появлению мозаичной спекл-подобной структуры с темными и светлыми областями, что отражает сильное локальное разупорядочение оси легкого ориентирования НЖК на фотоориентированной подложке на промежуточном этапе переориентации. Дальнейшее облучение подавляет разупорядочение и делает распределение более острым с максимумом близким к состоянию фотонасыщения. Моделирование на основе решения уравнения Фоккера-Планка показало, что эффект промежуточного разупорядочения распределения легкой оси зависит от начального распределения и присутствует лишь при достаточно малом значении ориентационного параметра порядка.