Synergistic Effects of Nanoparticles and Surface Anchoring on Fine-Tuning the Photonic Bandgap in Blue Phase Liquid Crystals
Precyzyjna kontrola przerwy fotonicznej w ciekłych kryształach fazy błękitnej (Blue Phase Liquid Crystals, BPLCs) pozostaje wyzwaniem ze względu na ograniczenia istniejących metod strojenia. W niniejszej pracy przedstawiamy dwutorowe podejście, które synergicznie łączy czynniki wewnętrzne i zewnętrzne, umożliwiając kontrolowaną, precyzyjną modulację przerwy fotonicznej w szerokim zakresie spektralnym wynoszącym 200 nm. W przypadku czynnika wewnętrznego nanocząstki (nanoparticles, NPs) osadzone w sieci krystalicznej BPLC zwiększają stabilność termiczną fazy błękitnej oraz zmniejszają rozmiar sześciennej komórki elementarnej, powodując przesunięcie pasma odbicia w kierunku krótszych długości fali. Z kolei czynnik zewnętrzny, czyli struktura chemiczna jednorodnych warstw porządkujących (alignment layers, ALs), wpływa na położenie spektralne odbicia Bragga. Poprzez systematyczną zmianę czterech typów warstw porządkujących oraz trzech poziomów domieszkowania nanocząstkami (0, 0,5 i 2%) zaobserwowano współdziałanie obu czynników w procesie przestrajania widma. Oddziaływania te zostały jakościowo wyjaśnione na podstawie pomiarów kąta zwilżania oraz analizy oddziaływań chemicznych na granicach faz LC-AL i LC-NP. Do potwierdzenia i ilościowej oceny przesunięć długości fali Bragga wykorzystano analizę diagramów Kossela wraz z parametrem opartym na całkowitym zakresie strojenia oraz powiązanymi miarami statystycznymi. Uzyskane wyniki pokazują, że połączona kontrola wewnętrzna i zewnętrzna stanowi skuteczną strategię regulacji odpowiedzi optycznej oraz właściwości termicznych ciekłych kryształów fazy błękitnej, wspierając ich zastosowanie w urządzeniach fotonicznych.
Artykuł:
ACS Nano
Autorzy z PW:
Kamil Orzechowski, Anna Kozanecka-Szmigiel, Tomasz Woliński
Dyscyplina:
Rok wydania: