Ученые МГУ разработали «умные» жидкие кристаллы, допированные квантовыми точками

Ученые МГУ разработали «умные» жидкие кристаллы с добавлением квантовых точек — сообщается на сайте МГУ. Результаты исследования опубликованы в Advanced Materials. На разработанных жидких кристаллах можно ультрафиолетовым светом записать изображение, а затем считать эту информацию — сканируя жидкий кристалл тем же ультрафиолетовым светом и фиксируя изменение степени поляризации света, излучаемого материалом. Жидкие кристаллы с подобным свойством представляют интерес как потенциальные устройства записи, хранения и воспроизведения графической информации.

«Основная идея состояла в электро- или фотоуправлении параметрами флуоресценции квантовых точек в ЖК-матрице», — рассказывает доцент, ведущий научный сотрудник химического факультета МГУ Алексей Бобровский, один из авторов исследования.

По мнению авторов работы, фото- и электроуправляемые ЖК-материалы могут в будущем послужить источниками одиночных фотонов в квантовой криптографии, а также могут быть использованы в нанофотонных системах, например, для создания миниатюрных лазеров с низким порогом генерации излучения и с фото- и электронастраиваемыми характеристиками излучения. 

Что пишет сайт МГУ:

Жидкие кристаллы… Пожалуй одни из немногих объектов фундаментальной науки, прочно вписавшиеся в нашу повседневную жизнь. Мы в этом убеждаемся ежедневно, включая экраны мобильных телефонов и ноутбуков. Казалось бы, что здесь еще может быть нового? Тем не менее ученые постоянно усложняют объекты своих исследований, чтобы это «новое» найти, и добиваются интересных результатов.

В недавней статье, опубликованной в журнале Advanced Materials (Adv. Mater. 2012, 24, 6216–6222), ученые МГУ¹ рассказали о примечательных свойствах жидких кристаллов с добавлением квантовых точек. «Основная идея состояла в электро- или фотоуправлении параметрами флуоресценции квантовых точек в ЖК-матрице», — рассказывает доцент, ведущий научный сотрудник химического факультета МГУ Алексей Бобровский, один из авторов исследования.

В полученных фотоуправляемых материалах матрица жидкого кристалла состоит из силоксановых олигомеров, образующих холестерическую фазу; последняя характеризуется спиральной надмолекулярной структурой, закрученной влево. В эту матрицу добавляли хирально-фотохромный допант², имеющий свойство индуцировать в жидком кристалле спиральную закрутку вправо (тем самым он слегка подраскручивает левую спиральную ЖК-структуру). Допант способен к изомеризации под действием УФ-света; это приводит к ослаблению описанного выше свойства, вследствие чего наблюдается закрутка холестерической спирали.

За счёт уникальной спиральной надмолекулярной организации с шагом спирали, сопоставимым с длиной волны видимого света, внедренные в ЖК-матрицу квантовые точки были способны излучать поляризованный по кругу свет. После облучения материала ультрафиолетом изменяется его локальная структура, и, соответственно, меняется характер излучения от квантовых точек. Иными словами, на жидком кристалле можно УФ-светом записать изображение, а затем считать эту информацию — сканируя жидкий кристалл тем же УФ-светом и фиксируя изменение степени поляризации света, излучаемого материалом. Жидкие кристаллы с подобным свойством представляют интерес как потенциальные устройства записи, хранения и воспроизведения графической информации. «Квантовые точки плохо растворимы в жидкокристаллической матрице», — отмечает Бобровский возможные трудности на этом пути, — но мы ведем работу по радикальному улучшению их совместимости».

Жидкокристаллические материалы несколько другого состава — соединения с высокой анизотропией диэлектрических свойств, стабилизированные полимерами, оказались весьма чувствительны к приложению электрического поля: оно обратимо деформировало их спиральную структуру. Степень поляризации излучения квантовых точек в такой матрице сильно меняется под действием поля.

По мнению авторов работы, фото- и электроуправляемые ЖК-материалы могут в будущем послужить источниками одиночных фотонов в квантовой криптографии, а также могут быть использованы в нанофотонных системах, например, для создания миниатюрных лазеров с низким порогом генерации излучения и с фото- и электронастраиваемыми характеристиками излучения. До реальных применений здесь пока далеко, но, надо сказать, что сами жидкие кристаллы еще лет 25 назад все знали только по черно-белым экранам калькуляторов.

к.х.н. Иван Охапкин,
Управление инновационной политики и международных научных связей ¹ Статья опубликована совместно с исследователями из ИБХ РАН, МИФИ, Тринити-Колледжа (Дублин, Ирландия) и Белорусского государственного универстита (Минск)
² Допант — это, по сути, добавка

http://www.gazeta.ru/science/news/2013/05/20/n_2922553.shtml

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в телеграмм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈