RU2707990C2 - Polarization-sensitive material based on photochemically stable organic substances - Google Patents
Polarization-sensitive material based on photochemically stable organic substances Download PDFInfo
- Publication number
- RU2707990C2 RU2707990C2 RU2017145372A RU2017145372A RU2707990C2 RU 2707990 C2 RU2707990 C2 RU 2707990C2 RU 2017145372 A RU2017145372 A RU 2017145372A RU 2017145372 A RU2017145372 A RU 2017145372A RU 2707990 C2 RU2707990 C2 RU 2707990C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- material according
- photochemically stable
- polarization
- absorption
- polarized
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к техническим средствам прикладной физической оптики, а именно к поляризационно-чувствительным материалам (ПЧМ), в которых под действием поглощенного ими поляризованного света формируется долгоживущая оптическая анизотропия (дихроизм поглощения и двулучепреломление).The present invention relates to technical means of applied physical optics, in particular to polarization-sensitive materials (FFM), in which long-lived optical anisotropy (absorption dichroism and birefringence) is formed under the influence of polarized light absorbed by them.
Слои ПЧМ на основе не люминесцирующих или слабо люминесцирующих, фотохимически стабильных, анизотропно поглощающих (дихроичных) веществ могут быть использованы в технических средствах прикладной анизотропной оптики, в том числе, как фотоориентирующие слои для термотропных и лиотропных жидких кристаллов устройств (ЖКУ).FHM layers based on non-luminescent or weakly luminescent, photochemically stable, anisotropic absorbing (dichroic) substances can be used in technical tools of applied anisotropic optics, including as photo-orienting layers for thermotropic and lyotropic liquid crystal devices (LCs).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Значительный прогресс в разработке ПЧМ наступил с открытием лазеров, генерирующих поляризованное излучение и голографии и оптической памяти, основанных на их использовании. В настоящее время известен только один тип поляризационно-чувствительного материала, принятый за прототип, основанный на использовании в нем фотохимически чувствительных веществ.Significant progress in the development of IFMs has come with the discovery of lasers that generate polarized radiation and holography and optical memory based on their use. Currently, only one type of polarization-sensitive material is known, adopted as a prototype based on the use of photochemically sensitive substances in it.
Он описан в огромном числе патентов, в которых использовалось множество композиций, основанных на разнообразных фотохимических реакциях деструкции или структурирования, в том числе под действием поляризованного излучения.It is described in a huge number of patents in which many compositions were used based on various photochemical reactions of destruction or structuring, including under the action of polarized radiation.
Этот метод фотохимической селекции основан на эффекте Вейгерта (Weigert effect)), впервые обнаруженном в 1919 году [F. Weigert, einen neuen effekt der strahlung in lichtempfindlichen schichten. Verhandl. Deutsch. Physik. Ges., 21, 479-491, 615, 623 (1919)].This method of photochemical selection is based on the Weigert effect), first discovered in 1919 [F. Weigert einen neuen effekt der strahlung in lichtempfindlichen schichten. Verhandl. Deutsch. Physik. Ges., 21, 479-491, 615, 623 (1919)].
Сущность такого метода фотохимической селекции, заключается в том, что поглощение оптического излучения фотохимически активной молекулой происходит с максимальной вероятностью, если направление длинной оси ее дипольного момента перехода на длине волны активирующего излучения совпадает с направлением электрического вектора световой волны и близко к нулю при перпендикулярном взаимном направлении этих векторов.The essence of this method of photochemical selection is that the absorption of optical radiation by a photochemically active molecule occurs with maximum probability if the direction of the long axis of its dipole moment of transition at the wavelength of the activating radiation coincides with the direction of the electric vector of the light wave and is close to zero with a perpendicular mutual direction these vectors.
Индуцированная светом ориентационная упорядоченность и анизотропия в таких ПЧМ, подобно жидким кристаллам [V.G. Chigrinov, Liquid Crystal Devices. Physics an Applications, Artech House Boston - London, 1999], я определяются как:Light-induced orientational ordering and anisotropy in such MFMs, like liquid crystals [V.G. Chigrinov, Liquid Crystal Devices. Physics an Applications, Artech House Boston - London, 1999], I am defined as:
- параметр порядка S:- order parameter S:
- дихроичное отношение d:- dichroic ratio d:
- двулучепреломление Δn:- birefringence Δn:
где, и - показатели преломления п и оптические плотности А, измеряемые для компонент, ориентированных параллельно и перпендикулярно вектору поляризации активирующего света, соответственно.Where, and - refractive indices n and optical densities A, measured for components oriented parallel and perpendicular to the polarization vector of the activating light, respectively.
При этом величина параметра порядка S может изменяться от 0 (полностью неупорядоченная структура) до 1 (полностью упорядоченная структура).In this case, the value of the order parameter S can vary from 0 (completely disordered structure) to 1 (fully ordered structure).
Величина фазовой задержки δ определяется выражением:The magnitude of the phase delay δ is determined by the expression:
где: Δn и d - величина двулучепреломления и толщина оптически прозрачной пленки, соответственно; λ - длина волны измерительного света.where: Δn and d are the birefringence and the thickness of the optically transparent film, respectively; λ is the wavelength of the measuring light.
Индуцированная светом анизотропия в таких материалах уменьшается или полностью исчезает при достаточно высокой энергии экспозиции и термически не стабильна, быстро исчезая при нагревании.The anisotropy induced by light in such materials decreases or completely disappears at a sufficiently high exposure energy and is not thermally stable, quickly disappearing when heated.
Недостатками ПЧМ, формируемых с использованием фоточувствительных веществ на основе пассивной фотохимической селекции, является их крайне ограниченная обратимость, низкая величина оптически формируемого ориентационнго порядока (S<0.1-0.3), изменение формы спектров поглощения в процессе формирования фотоиндуцированной анизотропии, отсутствие порогового эффекта по плотности мощности активирующего излучения и наличие только одного (неупорядоченно изотропного) термодинамически устойчивого состояния.The disadvantages of IFMs formed using photosensitive substances based on passive photochemical selection are their extremely limited reversibility, the low value of the optically formed orientational order (S <0.1-0.3), the change in the shape of the absorption spectra during the formation of photoinduced anisotropy, and the absence of a threshold power density effect activating radiation and the presence of only one (disordered isotropic) thermodynamically stable state.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является разработка новых поляризационно-чувствительных материалов (далее ПЧМ) на основе фотохимически стабильных, анизотропно поглощающих (дихроичных) веществ (ФХСВ), проявляющих не известный ранее эффект фотоиндуцированной оптической анизотропии (дихроизм поглощения и двулучепреломления) под действием поляризованного или не поляризованного, но направленного излучения, поглощаемого ими.The objective of the present invention is to develop new polarization-sensitive materials (hereinafter referred to as FFM) based on photochemically stable, anisotropically absorbing (dichroic) substances (PCFS), exhibiting the previously unknown photo-induced optical anisotropy effect (dichroism of absorption and birefringence) under the action of polarized or non-polarized but directional radiation absorbed by them.
Задача решается за счет того, что, в отличие от ПЧМ на основе фотохимически чувствительных веществ, должны быть созданы ПЧМ, способные в твердотельном состоянии образовывать в своем объеме поляризационно-оптические элементы в виде картин пространственно - модулированных, упорядоченных анизотропных молекулярных структур путем облучения поляризованным или поляризованным направленным излучением указанных ПЧМ, поглощаемого поляризационно-чувствительной компонентой, входящей в состав этого материала.The problem is solved due to the fact that, in contrast to PCMs based on photochemically sensitive substances, PCMs must be able to form polarization-optical elements in the volume state in the solid state in the form of spatially modulated ordered anisotropic molecular structures by irradiation with polarized or polarized directional radiation of the indicated IFM absorbed by the polarization-sensitive component that is part of this material.
Создан поляризационно-чувствительный материал, проявляющий в твердотельном состоянии эффект фотоиндуцированного наведения или изменения в нем долговременной оптической анизотропии (дихроизм поглощения и/или двулучепреломления) при поглощении поляризованного или не поляризованного, но направленного излучения входящим в его состав поляризационно-чувствительным компонентом в виде фотохимически стабильного, не люминесцирующего или слабо люминесцирующего вещества с образованием в его объеме или на поверхности анизотропной пространственно модулированной упорядоченной молекулярной структуры, оптические свойства (дихроизм поглощения и двулучепреломление), направление ориентации оптической оси и ориентационный молекулярный порядок в которой напрямую коррелируют с пространственным распределением состояния поляризации и энергетическими характеристиками и направлением распространения активирующего излучения, поглощенного в поляризационно-чувствительном материале, причем указанный материал содержит в своем составе следующие компоненты:A polarization-sensitive material has been created that exhibits in the solid state the effect of photo-induced guidance or a change in its long-term optical anisotropy (dichroism of absorption and / or birefringence) upon absorption of a polarized or non-polarized, but directed radiation by its constituent polarized-sensitive component in the form of a photochemically stable , non-luminescent or weakly luminescent substances with the formation in its volume or on the surface of the anisotropic space a substantially modulated ordered molecular structure, optical properties (absorption dichroism and birefringence), the direction of orientation of the optical axis and the orientational molecular order in which are directly correlated with the spatial distribution of the polarization state and energy characteristics and the direction of propagation of the activating radiation absorbed in the polarization-sensitive material, The material contains the following components:
- в качестве поляризационно-чувствительной компоненты, по крайней мере, одно фотохимически стабильное, анизотропно поглощающее (дихроичное) и не люминесцирующее или слабо люминесцирующее вещество и- as a polarization sensitive component, at least one photochemically stable, anisotropically absorbing (dichroic) and not luminescent or weakly luminescent substance and
- специальные низкомолекулярные добавки, регулирующие пленкообразующие, вязкостные и другие физико-химические свойства.- special low molecular weight additives that regulate film-forming, viscous and other physicochemical properties.
Формирование в объеме и на поверхности пространственно модулированных ориентациионно-упорядоченных молекулярных структур происходит в результате одно- или двухфотонно (через реальный или виртуальный промежуточный уровень) поглощения этим материалом пространственно модулированного по поляризации и интенсивности линейного, эллиптически или циркулярно поляризованного излучения или не поляризованного, но направленного излучения.The formation in the bulk and on the surface of spatially modulated orientations of ordered molecular structures occurs as a result of one- or two-photon (through the real or virtual intermediate level) absorption of spatially modulated by this polarization and intensity linear, elliptically or circularly polarized radiation or not polarized, but directed radiation.
Пространственное распределение степени упорядоченности и ее направление формируемых в объеме и на поверхности пространственно модулированных и ориентационно-упорядоченных молекулярных структур находятся в прямом соответствии с локальным пространственным распределением активирующего излучения при одно- или двухфотонном поглощении материалом.The spatial distribution of the degree of ordering and its direction of spatially modulated and orientationally ordered molecular structures formed in the bulk and on the surface are in direct correlation with the local spatial distribution of activating radiation during one- or two-photon absorption by the material.
В материале свойства ориентационно-упорядоченных молекулярных структур в его твердотельном состоянии проявляются в анизотропии оптических свойств (дихроизма поглощения и двулучепреломления) и угловых зависимостях каких-либо других физико-химических свойств, например, формы сигнала ЭПР.In the material, the properties of orientationally ordered molecular structures in its solid state are manifested in the anisotropy of the optical properties (absorption dichroism and birefringence) and the angular dependences of any other physicochemical properties, for example, the EPR signal shape.
При этом в материале проявление анизотропии оптических свойства фотохимически стабильных веществ под действием поглощаемого излучения не сопровождается изменением формы спектров ее поглощения, сопровождаясь только «просветлением» материала поляризованной параллельной компоненты в спектральной области активирующего излучения и «затемнением» для ортогональной составляющей.Moreover, the manifestation of the anisotropy of the optical properties of photochemically stable substances in the material under the influence of absorbed radiation is not accompanied by a change in the shape of its absorption spectra, accompanied only by “clarification” of the polarized parallel component material in the spectral region of the activating radiation and “dimming” for the orthogonal component.
Причем фотохимически стабильные вещества выбирают из групп, проявляющих полосы поглощения в УФ-, видимой и/или ИК-области спектра между, 150 нм и 2000 нм.Moreover, photochemically stable substances are selected from the groups exhibiting absorption bands in the UV, visible and / or IR spectral regions between 150 nm and 2000 nm.
В качестве фотохимически стабильных веществ используют низкомолекулярные органические вещества, выбранные из классов: L-Type Azo Dyes: monoazodyes, disazodyes, tris-and polyazodyes, metal-complexing azodyes; T-type azo dyes and L,T-type azo dyes quinone dyes; anthraquinone dyes: mono- and polyoxyanthraquinines, s-substituted hydroxythioanthraquinones, aminoanthraquinones, aminohydroxyanthraquinones, S-acrylaminoohydroxythioanthraquinones, T-type anthraquinones dyes, anthrapirimidinonts dyes, merocyanine dyes,; Ш-type azo dyes; benzo- and naphthoquinones, anthraquinone dyes, azomethines dyes, tolanes n-nitroaniline, biphenyls, ароматические нитро и нитрозо соединения, 2'-n-нитрозодиметиланилин, диметиламиностирол и другие, mono-, bis-, tris- and poly-azo dyes, metal-complex azo dyes; quinone dyes; mono-and poly-oxyanthraquinone dyes, sulphur-substituted hydroxythio-anthraquinone dyes, aminohydroxy-anthraquinone dyes; anthrapyrimidinone dyes; merocyane dyes; azomethine dyes; polycyclic compounds; benzoquinones, naphthoquinones; tolanes; diphenyls; p-nitroanilines, p-nitrosodialkylanilines; dialkylaminostyroles etc.As photochemically stable substances use low molecular weight organic substances selected from the classes: L-Type Azo Dyes: monoazodyes, disazodyes, tris-and polyazodyes, metal-complexing azodyes; T-type azo dyes and L, T-type azo dyes quinone dyes; anthraquinone dyes: mono- and polyoxyanthraquinines, s-substituted hydroxythioanthraquinones, aminoanthraquinones, aminohydroxyanthraquinones, S-acrylaminoohydroxythioanthraquinones, T-type anthraquinones dyes, anthrapirimidinesin, d W-type azo dyes; benzo- and naphthoquinones, anthraquinone dyes, azomethines dyes, tolanes n-nitroaniline, biphenyls, aromatic nitro and nitroso compounds, 2'-n-nitrosodimethylaniline, dimethylaminostyrene and others, mono-, bis-, tris- and poly-azoyes -complex azo dyes; quinone dyes; mono-and poly-oxyanthraquinone dyes, sulphur-substituted hydroxythio-anthraquinone dyes, aminohydroxy-anthraquinone dyes; anthrapyrimidinone dyes; merocyane dyes; azomethine dyes; polycyclic compounds; benzoquinones, naphthoquinones; tolanes; diphenyls; p-nitroanilines, p-nitrosodialkylanilines; dialkylaminostyroles etc.
При этом фотохимически стабильные вещества введены непосредственно в состав жидкокристаллического полимера, как ковалентно связанные с ним хромофоры в боковой цепи.In this case, photochemically stable substances are introduced directly into the composition of the liquid crystal polymer, as the chromophores covalently linked to it in the side chain.
Фотохимически стабильные вещества в виде дихроичных хромофоров введены непосредственно в основную цепь макромолекулы или как ковалентно связанные хромофоры в боковой цепи.Photochemically stable substances in the form of dichroic chromophores are introduced directly into the main chain of the macromolecule or as covalently linked chromophores in the side chain.
Фотохимически стабильные вещества представлены в виде ковалентно связанных би- или многофункциональных молекул, в составе которых, кроме дихроичного хромофора дополнительно входят, например, люминесцирующие или фотохромные фрагменты, или один или несколько фоточувствительных фрагментов, способствующих фотохимическому образованию пространственной сетки при облучении.Photochemically stable substances are presented in the form of covalently bound bi- or multifunctional molecules, which, in addition to the dichroic chromophore, also include, for example, luminescent or photochromic fragments, or one or more photosensitive fragments, which contribute to the photochemical formation of the spatial network during irradiation.
При этом специальные низкомолекулярные добавки имеют близкие (резонансные) колебательные полосы поглощения в основном электронном состоянии с колебательными спектрами поглощения фотохимически стабильных веществ (или хромофоров).Moreover, special low molecular weight additives have close (resonant) vibrational absorption bands in the ground electronic state with vibrational absorption spectra of photochemically stable substances (or chromophores).
В качестве специальных низкомолекулярных добавок используют активные добавки, проявляющие высокую селективность и эффективность происходящих в них термо-фото- или просто химических процессов в зависимости от степени их упорядоченности в высокоориентированной матрице.As special low molecular weight additives, active additives are used that exhibit high selectivity and efficiency of the thermo-photographic or just chemical processes that occur in them, depending on the degree of their ordering in the highly oriented matrix.
Фотохимически стабильные вещества (или хромофоры) имеют в своем составе, по крайней мере, два заместителя типа ОН, СООН, NYR и другие, способные образовывать, по крайней мере, две специфические межмолекулярные донорно-акцепторные или водородные связи между дихроичным веществом и макромолекулой полимерной матрицы или между самими дихроичными молекулами с образованием пространственной ориентационно-упорядоченной сетки.Photochemically stable substances (or chromophores) comprise at least two OH, COOH, NYR and other substituents capable of forming at least two specific intermolecular donor-acceptor or hydrogen bonds between the dichroic substance and the macromolecule of the polymer matrix or between the dichroic molecules themselves with the formation of a spatial orientationally ordered network.
Материал из фотохимически стабильных веществ приготавливают методом термического вакуумного распыления, полива из раствора или методом Ленгмюра-Блоджетт.Material from photochemically stable substances is prepared by thermal vacuum spraying, solution irrigation, or the Langmuir-Blodgett method.
При этом материал используют в качестве химического и/или конструкционного материала в фототехнологии производства разнообразных картинных двух- и трехмерных поляризационно-оптических элементов и устройств нано-, микро- и макроэлектронной техники, в приборостроении с использованием поляризационно-оптических элементов, в оптических анизотропных изделиях волоконной и интегральной оптики типа анизотропных фотонных кристаллов, объемных дифракционных решеток, устройств ввода-вывода излучения, линз, селективных делителей световых пучков и т.д.In this case, the material is used as a chemical and / or structural material in phototechnology for the production of various picture two- and three-dimensional polarization-optical elements and devices of nano-, micro- and macroelectronic equipment, in instrumentation using polarization-optical elements, in optical anisotropic fiber products and integrated optics such as anisotropic photonic crystals, bulk diffraction gratings, radiation input-output devices, lenses, selective light beam dividers in, etc.
Материал по изобретению может иметь три термодинамически устойчивых состояния, из которых одно исходно изотропное состояние с произвольной (случайной) ориентацией молекул в пространстве и два фотоиндуцированных, создаваемых либо поляризованным, либо не поляризованным, но направленным излучением, поглощаемым фотостабильным веществом, причем в первом случае анизотропно поглощаемые молекулы ориентируются в плоскости, перпендикулярной вектору поляризации активирующего излучения, а во втором- в направлении его распространения.The material according to the invention can have three thermodynamically stable states, of which one isotropic initial state with an arbitrary (random) orientation of molecules in space and two photoinduced ones produced either by polarized or not polarized but directed radiation absorbed by a photostable substance, and in the first case anisotropically the absorbed molecules are oriented in a plane perpendicular to the polarization vector of the activating radiation, and in the second, in the direction of its propagation.
При этом параметр ориентационного порядка фотохимически стабильных молекул в материале достигает значений более 0,8, а фотоиндуцированного двулучепреломления более 0,4. А фотоиндуцированная анизотропия может быть усилена путем его дополнительного прогрева при температуре менее температуры плавления фотохимически стабильных молекул.In this case, the orientational order parameter of photochemically stable molecules in the material reaches values of more than 0.8, and photoinduced birefringence of more than 0.4. A photoinduced anisotropy can be enhanced by additional heating at a temperature lower than the melting point of photochemically stable molecules.
Причем энергия облучения, необходимая для достижения предельного значения фотоиндуцированной анизотропии, уменьшается в несколько раз при использовании одного импульса активирующего облучения длительностью нескольких наносекунд с плотностью мощности порядка МВт/см2. А фотоиндуцированная анизотропия достигает своего максимального фотостационарного значения асимптотически. При этом фотоиндуцированная анизотропия достигает своего максимального значения путем дополнительного прогрева при температуре ниже температуры плавления фотохимически стабильного вещества.Moreover, the irradiation energy necessary to achieve the limiting value of photoinduced anisotropy decreases several times when using a single pulse of activating irradiation with a duration of several nanoseconds with a power density of the order of MW / cm 2 . And photoinduced anisotropy reaches its maximum photostationary value asymptotically. In this case, photoinduced anisotropy reaches its maximum value by additional heating at a temperature below the melting point of a photochemically stable substance.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Сущность предлагаемого изобретения, поясняется на конкретных примерах реализации изобретения со ссылками на сопровождающие рисунки, на которых:The essence of the invention, is illustrated by specific examples of the invention with reference to the accompanying drawings, in which:
На фиг. 1In FIG. one
представлены спектры поглощения аморфного слоя красителя КД-2 (в таблице) до и после облучения поляризованным излучением.The absorption spectra of the amorphous dye layer KD-2 are presented (in the table) before and after irradiation with polarized radiation.
На фиг. 2In FIG. 2
показан типичный вид кинетических кривых наведения, стирания и темновой релаксации оптической анизотропии (двулучепреломления) в аморфном слое красителя КД-2.A typical view of the kinetic curves of guidance, erasure, and dark relaxation of optical anisotropy (birefringence) in an amorphous KD-2 dye layer is shown.
На фиг. 3In FIG. 3
представлены спектры поглощения аморфного слоя красителя ПЧЖ (в таблице) до и после облучения поляризованным излучением.The absorption spectra of the amorphous layer of the PCH dye (in the table) are presented before and after irradiation with polarized radiation.
РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В таблице приведены структурные формулы фотохимически стабильных азобензолсодержащих низкомолекулярных веществ и жидкокристаллического полимера с азокрасителями в боковой цепи, в которых был обнаружен эффект фотоиндуцированной оптической анизотропии.The table shows the structural formulas of photochemically stable azobenzene-containing low molecular weight substances and a liquid crystal polymer with azo dyes in the side chain, in which the effect of photoinduced optical anisotropy was detected.
Далее в качестве примеров приводятся варианты формирования, облучения и применения предлагаемых ПЧМ на основе ФХСВ.Further, as examples, the options for the formation, irradiation, and application of the proposed PMFs based on FHSW are given.
ПРИМЕР 1.EXAMPLE 1
В качестве ПЧМ использовалась пленка бисазокрасителя КД-2 (4-94-нитрофенил)-4'-(4-N,N-диоктиламинофенилазо)бензол)A KD-2 (4-94-nitrophenyl) -4 '- (4-N, N-dioctylaminophenylazole) benzene bisazo dye film was used as a PMR)
Для этого в вакууме ~2 10-5 мм рт.ст. на установке ВУП-4 методом сублимации на стеклянную подложку, имеющую температуру ~20°С, наносился аморфный слой бисазокрасителя КД-2, имеющего температуру плавления Тпл=164С и максимум полосы поглощения в видимой области спектра λ=500 нм. Скорость напыления составляла 15,1 А/мин. Полное время напыления было 2,54 мин. При этом окончательная толщина полученной пленки составляла 0,23 мкм. Далее образец экспонировался поляризованным светом лампы ДРШ-250 со светофильтрами ОС-11-ПС-7-СЗС-21, выделяющими излучение с λ=546 нм. В качестве поляризатора использовалась призма Глана. Плотность мощности Ракт в плоскости расположения образца была 22,3 мВт/см2.For this, in a vacuum ~ 2 10 -5 mm Hg. At the VUP-4 installation, the amorphous layer of KD-2 bisazo dye with a melting point Tm = 164С and a maximum absorption band in the visible spectral region λ = 500 nm was deposited on a glass substrate with a temperature of ~ 20 ° C by sublimation. The spraying rate was 15.1 A / min. The total spraying time was 2.54 minutes. In this case, the final thickness of the obtained film was 0.23 μm. Further, the sample was exposed to the polarized light of a DRSh-250 lamp with OS-11-PS-7-SZS-21 filters, emitting radiation with λ = 546 nm. Glan prism was used as a polarizer. The power density Ract in the plane of the sample was 22.3 mW / cm 2 .
На фиг. 1 приведен исходный (до облучения поляризованным излучением с длиной волны λ=546 нм) спектр поглощения данной пленки (кр. 1) и после ее облучения линейно поляризованным излучением для компонент, совпадающей (кр. 2) и ортогональной (кр. 3) с ориентацией вектора поляризации активирующего излучения. Как видно из рис. 1, параметр ориентационного порядка превышает величину 0.83.In FIG. Figure 1 shows the initial (before irradiation with polarized radiation with a wavelength of λ = 546 nm) absorption spectrum of this film (curve 1) and after its irradiation with linearly polarized radiation for components that coincide (curve 2) and orthogonal (curve 3) with orientation polarization vector of the activating radiation. As can be seen from fig. 1, the orientational order parameter exceeds 0.83.
На фиг. 2 приведен типичный вид кинетических кривых наведения, стирания и темновой релаксации оптической анизотропии (двулучепреломления) в аморфном слое КД-2. Стрелками ↑(вверх) и ↓(вниз) обозначены моменты включения и выключения фотоактивирующего излучения с соответствующим состоянием поляризации.In FIG. Figure 2 shows a typical view of the kinetic curves of guidance, erasure, and dark relaxation of optical anisotropy (birefringence) in the amorphous KD-2 layer. The arrows ↑ (up) and ↓ (down) denote the moments of on and off of photoactivating radiation with the corresponding state of polarization.
При малых временах облучения (малых дозах поглощенной энергии) отключение активирующего излучения приводит к быстрому спаду наведенной анизотропии вследствие броуновской вращательной диффузии молекул азокрасителя. Этот процесс темновой релаксации имеет практически только одну быструю динамическую составляющую. При увеличении дозы поглощенной энергии наряду с динамической составляющей появляется и квазистатическая компонента, доля которой растет вплоть до полной остановки релаксационного процесса. Более того, при некотором превышении этой критической дозы поглощенного излучения мы наблюдали аномальную темновую «релаксацию вверх», т.е. после отключения активирующего излучения происходит дальнейшее темновое самоупорядочение молекул, При этом темновое усиление наведенной светом анизотропии может быть многократным. Скорость темновой «релаксации вверх» значительно возрастает при нагреве вплоть до температуры плавления красителя КД-2 (~164°С).At short irradiation times (low doses of absorbed energy), switching off the activating radiation leads to a rapid decrease in the induced anisotropy due to Brownian rotational diffusion of azo dye molecules. This process of dark relaxation has almost only one fast dynamic component. With an increase in the dose of absorbed energy, along with the dynamic component, a quasistatic component appears, the proportion of which increases until the relaxation process stops completely. Moreover, with a certain excess of this critical dose of absorbed radiation, we observed an anomalous dark “relaxation up”, i.e. after switching off the activating radiation, a further dark self-ordering of the molecules takes place. In this case, the dark amplification of the anisotropy induced by the light can be multiple. The rate of dark “relaxation upward” increases significantly upon heating up to the melting point of KD-2 dye (~ 164 ° С).
Пример 2.Example 2
В качестве ПЧМ использовалась пленка поверхностно-активного вещества МЭЛ-5 толщиной 100-200 нм полученная по методу Лэнгмюра-Блоджетт посредством последовательного переноса монослоев органических молекул с поверхности воды на пластины плавленого кварца.A MEL-5 surfactant film 100-200 nm thick obtained by the Langmuir-Blodgett method by sequential transfer of monolayers of organic molecules from the surface of the water onto fused silica wafers was used as a PMM.
Источником поляризованного активирующего излучения служила ртутная лампа ДРШ-250 со стеклянными светофильтрами и призмой Глана.The source of polarized activating radiation was a DRSh-250 mercury lamp with glass filters and a Glan prism.
Величина ориентационного порядка и двулучепреломления монотонно возрастали в процессе облучения и достигали фотостационарных значений 0.7 (в полосе поглощения 400-520 нм) и 0.23 (при длине волны λ=633 нм).The orientational order and birefringence monotonically increased during irradiation and reached photostationary values of 0.7 (in the
Пример 3.Example 3
Фотодихроичный спектр поглощения азокрасителя протравного красителя чисто желтого (ПЧЖ) приведен на Рис. 3. Пленка получалась методом полива 1%-го раствора ПЧЖ в диметилформамидеThe photodichroic absorption spectrum of the azo dye of a pure yellow dye (PCF) is shown in Fig. 3. The film was obtained by watering a 1% solution of PCH in dimethylformamide
Источником поляризованного активирующего излучения служила ртутная лампа ДРШ-250 со стеклянными светофильтрами и призмой Глана.The source of polarized activating radiation was a DRSh-250 mercury lamp with glass filters and a Glan prism.
На рис. 3 приведен исходный (до облучения поляризованным излучением с длиной волны 365 нм) спектр поглощения данной пленки (кр. 1) и после ее облучения линейно поляризованным излучением для компонент, совпадающей (кр. 2) и ортогональной (кр. 3) с ориентацией вектора поляризации активирующего излучения. Как видно из рис. 1, параметр ориентационного порядка составляет величину порядка 0.8.In fig. Figure 3 shows the initial (before irradiation with polarized radiation with a wavelength of 365 nm) absorption spectrum of this film (cr. 1) and after its irradiation with linearly polarized radiation for components that coincide (cr. 2) and orthogonal (cr. 3) with the orientation of the polarization vector activating radiation. As can be seen from fig. 1, the orientational order parameter is about 0.8.
Величина ориентационного порядка как и для всех ПЧЖ на основе ФХСВ монотонно возрастала в процессе облучения и достигала фотостационарного значения 0.8 (в полосе поглощения 330- 460 нм)The value of the orientational order, as for all PCFs based on PCF, monotonically increased during irradiation and reached a photostationary value of 0.8 (in the absorption band of 330–460 nm)
Мономолекулярный слой протравного красителя чисто желтого (ПЧЖ), полученный вытягиванием стеклянной подложки из 1% водного раствора красителя, использовался в качестве фотоориентанта термотропного ЖК фирмы Merck по методике, описанной в [V.G. Chigrinov, V.M. Kozenkov, H.S. Kwok, Photoalignment of Liquid Crystalline Materials: Physics and Applications, 232 pp., Wiley, August 2008].The monomolecular layer of a pure yellow etching dye (ПЖЖ), obtained by drawing a glass substrate from a 1% aqueous dye solution, was used as a photo-orientation of a thermotropic LC from Merck according to the method described in [V.G. Chigrinov, V.M. Kozenkov, H.S. Kwok, Photoalignment of Liquid Crystalline Materials: Physics and Applications, 232 pp., Wiley, August 2008].
Пример 4.Example 4
В качестве фотохимически стабильного дихроичного вещества использовался жидкокристаллический полимер с азокрасителем в боковой цепи, структурная формула которого приведена в таблице.A liquid crystal polymer with an azo dye in the side chain, the structural formula of which is given in the table, was used as a photochemically stable dichroic substance.
Образец толщиной 1.5 мкм получался путем центрифугирования 3-% раствора ЖК полимера в толуоле при скорости вращения 5000 об/мин.A 1.5 μm thick sample was obtained by centrifugation of a 3% solution of an LC polymer in toluene at a rotation speed of 5000 rpm.
Пример 5.Example 5
Тонкий (порядка 0.3 мкм) слой красителя КД-2, полученный как в примере 1 термическим испарением в вакууме, использовался в качестве фотоориентанта лиотропных ЖК фирмы НИОПиК (Россия) и фирмы Corning (USA) также по методике, описанной в [V.G. Chigrinov, V.M. Kozenkov, H.S. Kwok, Photoalignment of Liquid Crystalline Materials: Physics and Applications, 232 pp., Wiley, August 2008].A thin (about 0.3 μm) layer of KD-2 dye, obtained as in Example 1 by thermal evaporation in vacuum, was used as a photo-orientant of lyotropic LC firms NIOPiK (Russia) and Corning (USA) also according to the method described in [V.G. Chigrinov, V.M. Kozenkov, H.S. Kwok, Photoalignment of Liquid Crystalline Materials: Physics and Applications, 232 pp., Wiley, August 2008].
Пример 6.Example 6
В качестве ПЧМ на основе ФХСВ использовались слои азокрасителя (1V),As an FCM based on PCF, layers of azo dye (1V) were used,
полученные методом полива из раствора органического растворителя диметилформамида. Твердая пленка ПЧМ использовалась в экспериментах по реверсивной записи изображений в среде.obtained by watering from a solution of an organic solvent of dimethylformamide. An FHM solid film was used in experiments on reverse recording of images in a medium.
Приведенные примеры подтверждают выполнение поставленной задачи.The given examples confirm the fulfillment of the task.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Предложенный в заявляемом изобретении материал может быть использован в качестве химического и/или конструкционного материала в фототехнологии производства разнообразных картинных двух - и/или трехмерных поляризационно-оптических элементов и устройств нано-, микро- и макрооптоэлектронной техники, в приборостроении с использованием таких поляризационно-оптических элементов.The material proposed in the claimed invention can be used as a chemical and / or structural material in phototechnology for the production of a variety of pictorial two - and / or three-dimensional polarization-optical elements and devices of nano-, micro- and macro-optoelectronic devices, in instrumentation using such polarization-optical elements.
Он может быть использован при изготовлении оптических анизотропных изделий типа анизотропных фотонных кристаллов, объемных дифракционных решеток, устройств ввода-вывода излучения, линз, поляризационно-селективных делителей световых пучков и т.д, а также фотоориентантов жидких кристаллов.It can be used in the manufacture of optical anisotropic products such as anisotropic photonic crystals, bulk diffraction gratings, radiation input-output devices, lenses, polarization-selective light beam dividers, etc., as well as photo-orientants of liquid crystals.
Материал может быть использован в фототехнологии производства фототермически стабильных адаптивных внутренних тонкопленочных фазовых пластин и поляроидов, а также фотоориентантов жидких кристаллов.The material can be used in phototechnology for the production of photothermally stable adaptive internal thin-film phase plates and polaroids, as well as photo-orientants of liquid crystals.
Материал может быть также использован в качестве поляризационно-чувствительного фотоанизотропного носителя в технических средствах ее записи, хранения, обработки и отображения информации, в том числе в системах двух - (2D) и/или трех - (3D) мерной оптической памяти WORM и VR - типа, в поляризационной компьютерной и коноскопической голографии, в средствах защиты от подделок и идентификации ценных бумаг и других изделий бытового и технического назначения, при создании новых приборов и устройств измерительной техники для исследования механических напряжений в различных изделиях методом фотоупругости.The material can also be used as a polarization-sensitive photoanisotropic medium in the technical means of recording, storing, processing and displaying information, including in systems of two - (2D) and / or three - (3D) dimensional optical memory WORM and VR - type, in polarized computer and conoscopic holography, in means of protection against counterfeiting and identification of securities and other products for household and technical purposes, when creating new instruments and devices of measuring equipment for studying mechanically stresses in various products photoelasticity method.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017145372A RU2707990C2 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Polarization-sensitive material based on photochemically stable organic substances |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017145372A RU2707990C2 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Polarization-sensitive material based on photochemically stable organic substances |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017145372A RU2017145372A (en) | 2019-06-24 |
RU2017145372A3 RU2017145372A3 (en) | 2019-06-24 |
RU2707990C2 true RU2707990C2 (en) | 2019-12-03 |
Family
ID=67002493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017145372A RU2707990C2 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Polarization-sensitive material based on photochemically stable organic substances |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2707990C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758150C1 (en) * | 2020-11-09 | 2021-10-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Method for producing a polarisation-sensitive nanocomposite film based on copper selenide |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1769607A1 (en) * | 1990-07-20 | 1995-11-27 | Московское научно-производственное объединение "НИОПИК" | Polarized-sensitive photographic material |
US7381507B2 (en) * | 2000-08-22 | 2008-06-03 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Photo-patterned light polarizing films |
RU2421488C2 (en) * | 2006-06-01 | 2011-06-20 | Ниппон Каяку Кабусики Кайся | Azo-compound and salt thereof and dye-containing polarising film containing said compound or salt thereof |
-
2017
- 2017-12-22 RU RU2017145372A patent/RU2707990C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1769607A1 (en) * | 1990-07-20 | 1995-11-27 | Московское научно-производственное объединение "НИОПИК" | Polarized-sensitive photographic material |
US7381507B2 (en) * | 2000-08-22 | 2008-06-03 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Photo-patterned light polarizing films |
RU2421488C2 (en) * | 2006-06-01 | 2011-06-20 | Ниппон Каяку Кабусики Кайся | Azo-compound and salt thereof and dye-containing polarising film containing said compound or salt thereof |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОЗЕНКОВ В.М. и др., Обратимая фотоиндуцированная анизотропия азоксибензолов в НЖК-фазе и в твердых полимерных растворах, Жидкие кристалы и их практическое использование, Москва, 2016, том 16, N1, стр 29-37. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758150C1 (en) * | 2020-11-09 | 2021-10-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Method for producing a polarisation-sensitive nanocomposite film based on copper selenide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017145372A (en) | 2019-06-24 |
RU2017145372A3 (en) | 2019-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Iftime et al. | Control of chirality of an azobenzene liquid crystalline polymer with circularly polarized light | |
Guo et al. | Fabrication of multi-pitched photonic structure in cholesteric liquid crystals based on a polymer template with helical structure | |
Wang et al. | Bias‐polarity dependent bidirectional modulation of photonic bandgap in a nanoengineered 3D blue phase polymer scaffold for tunable laser application | |
JP2008225485A (en) | Polarizer | |
Matsumori et al. | Photoalignment of an azobenzene-based chromonic liquid crystal dispersed in triacetyl cellulose: single-layer alignment films with an exceptionally high order parameter | |
Ryabchun et al. | Full‐polymer cholesteric composites for transmission and reflection holographic gratings | |
Zhang et al. | A luminescent dicyanodistyrylbenzene-based liquid crystal polymer network for photochemically patterned photonic composite film | |
Tomczyk et al. | Photo-and thermal-processing of azobenzene-containing star-shaped liquid crystals | |
Bobrovsky et al. | Photo‐Orientation Phenomena in Photochromic Liquid Crystalline Azobenzene‐Containing Polymethacrylates with Different Spacer Length | |
Guo et al. | Photo-and thermal switching of blue phase films reflecting both right-and left-circularly polarized light | |
JP2001201634A (en) | Method of imparting optical anisotropy to polymer film, device therefor and optically anisotropic medium | |
RU2707990C2 (en) | Polarization-sensitive material based on photochemically stable organic substances | |
Takezoe | Liquid crystal lasers | |
Furumi et al. | Control of photonic bandgaps in chiral liquid crystals for distributed feedback effect | |
Budagovsky et al. | Highly efficient optical director reorientation of liquid-crystalline polymer induced by dye additives | |
Tone et al. | Effect of anisotropic lattice deformation on the Kerr coefficient of polymer-stabilized blue-phase liquid crystals | |
Kozenkov et al. | P‐93: Structure and Properties of Azo Dye Films for Photoalignment and Photochromic Applications | |
Bobrovsky et al. | Photochromic and fluorescent LC gels based on a bent-shaped azobenzene-containing gelator | |
Ikeda et al. | Photoinduced alignment behavior of polymer liquid crystals containing azobenzene moieties in the side chain | |
Miao et al. | Engineering Achiral Liquid Crystalline Polymers for Chiral Self-Recovery | |
Aleksejeva et al. | Azobenzene containing low-molecular weight organic glasses for optical recording | |
Zhang et al. | Fabrication and optical characterization of imprinted broad‐band photonic films via multiple gradient UV photopolymerization | |
RU2683873C1 (en) | Method of formation of polarization-sensitive material, polarization-sensitive material produced therewith and polarization-optical elements and devices, including specified polarization-sensitive material | |
Emoto et al. | Large birefringence and polarization holographic gratings formed in photocross-linkable polymer liquid crystals comprising bistolane mesogenic side groups | |
Shirvani-Mahdavi et al. | Effect of combined laser dyes on the efficiency of cholesteric liquid crystal lasers |