Статья: ВКЛАД ПОЛЯРИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В НЕЛИНЕЙНЫЙ СПЕКТР ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ НЕМАТИЧЕСКОГО ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА: КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ (2025)

Исследованы индуцированные ультрафиолетовым излучением переходы в изотропную фазу нематического жидкого кристалла с внедренными в него молекулами азохромофоров протяженной и разветвленной структур. Время существования изотропной фазы по окончании действия ультрафиолетового излучения (УФ) определяется его экспозицией. Оно больше для жидкого кристалла с внедренным азохромофором разветвленной структуры, чем для системы с азохромофором протяженной структуры (1300 и 280 с, соответственно).

Рассмотрены условия формирования в упаковке жидкого кристалла (ЖК) солитона для генерации пары фотонов в запутанном квантовом состоянии (бифотонов) при выполнении квантовых вычислений. Выполнена оценка геометрических размеров солитона, генерируемого импульсно-оптическим преобразователем, его динамики и стабильности с использованием знаний о физических параметрах жидкого кристалла и его нелинейно-оптических свойств. В нематических ЖК можно реализовать одиночные солитоны с пространственным размером в несколько первых микрометров и меньше, время формирования от миллисекунд до упорных миллисекунд и время существования от долей миллисекунд до сотен миллисекунд. Рассмотрена возможность перекрытия открывающихся в пространстве или времени оптических солитонов ЖК (или области внутри слоя, в которых возникает индуцируемая полем световой волны, деформация от последовательных световых импульсов). На этой основе можно «кодировать» запутанные состояния с высоким уровнем различения сигналов и изучать квантовые вычисления.

Методы фотоэлектрохимического травления и распылительного пиролиза были применены при изготовлении солнечного элемента PSi-CdSe. Первый метод был использован при изготовлении пористого кремния со временем травления 10 мин и током травления 15 мА/см2, в то время как второй метод был использован для осаждения тонкой пленки CdSe на пористый кремний при температуре подложки 100 °C с расстоянием между соплами 25 см, 20 распылениями и давлением 7,5 кг/см2. Оптические свойства пленок CdSe показали пики спектра поглощения наночастиц CdSe на длинах волн 460 и 660 нм с энергетической щелью 2,5 эВ. Исследована структура пленки CdSe, где изображения сканирующего электронного микроскопа SEM показали, что пленка CdSe является кристаллической со средним размером зерна около 49,63 нм, что согласуется с результатами анализа спектров рентгеновской дифракции (55,67 нм). Вольт-амперные характеристики перехода аналогичны характеристикам идеального диода и солнечного элемента с током короткого замыкания (2,43 мА/см2), напряжением холостого хода (0,34 В) и коэффициентом заполнения (0,603).

Оптические свойства одноосных молекулярных пленок определяются компонентами nj(), kj() показателей преломления Nj() = nj() – ikj() для поляризаций световой волны вдоль (j = ||) и нормально (j = ) оптической оси пленки n. Функции nj(), kj() зависят от положения полос поглощения, сил осцилляторов переходов, отвечающих этим полосам, и параметров ориентационного порядка Uq дипольных моментов mq переходов относительно оси n. Ранее автором были развиты методы определения параметров Uq для полос поглощения в одноосных нематических пленках с использованием компонент (1,2)j() диэлектрических проницаемостей j() = [Nj()]2 = 1j() – i2j() пленки или компонент P(1,2)j() плотностей поляризуемости молекул Pj() = [j() – 1]/fj() = 4Nj() = P1j() – iP2j() в области этих полос. Здесь fj() = 1 + Lj[j() – 1] – компоненты тензора локального поля световой волны в пленке; Lj – компоненты тензора Лорентца для пленки (L|| + 2L = 1); N – число молекул в единице объема пленки; j() = 1j() – i2j() – средние по ансамблю поляризуемости молекул. В данной работе эти методы использованы для определения параметра Uq, отвечающего низкочастотной полосе электронного поглощения в стеклообразной нематической пленке, образованной молекулами-гептамерами монодисперсного олигофлуорена F(Pr)5F(MB)2 с известными зависимостями nj(), kj() в областях прозрачности и электронного поглощения. Экспериментальное значение L = 0,487 получено с использованием функций nj() в видимой области прозрачности. Учет компонент Lj, fj() существенно повышает величину Uq = 0,965, определенную при использовании функций 1j() или P1j(). С учетом анизотропии компонент Lj количественно интерпретированы спектральные особенности функций nj(), kj(), (1,2)j(), P(1,2)j() и соотношений между ними.

Рассмотрены варианты использования тонких пленок на основе свинцово-галогенидного перовскита CsPbBr 3 в качестве фоточувствительных слоев в нематических жидкокристаллических ячейках. Установлено влияние режима термической обработки при превращении тонких пленок перовскитов в устойчивое положение, по отношению к солнечным молекулам нематических жидких кристаллов 4’-пентил-4-бифенилкарбоннитрила. Для сравнения перовскитных пленок были использованы методы спектрофотометрии, оптической микроскопии и измерения воздействия контактных углов смачивания с каплями воды и жидких кристаллов. Разработан первый нематический жидкокристаллический электрооптический модулятор с фоточувствительным слоем на основе перовскитов. С использованием схемы Фредерикса были установлены параметры электрооптических откликов указанной конфигурации устройства.

В работе исследовано влияние немезогенных хиральных добавок (S, S)бис-(1,1,1-трифторокт-2-ил)-4,4”-терфенилдикарбоксилата (FODTA-6) и (S, S)бис(1-бутокси-1-оксопропан-2-ил)-[1,1’:4’1”-терфенил]-4,4”-дикарбо-ксилата (SS-LACT-4) на свойства двух смесевых ферриэлектрических жидких кристаллов (ФЖК) FerriLCM-1 и FerriLCM-2. FODTA-6 индуцирует в смесях полярных смектических С* жидких кристаллов положительный знак спонтанной поляризации и волнового вектора, а SS-LACT-4 - положительный знак спонтанной поляризации, но отрицательный знак волнового вектора. В качестве матрицы используется нехиральный смектический С жидкий кристалл 2-(4’-пентилбифенил-4-ил)-5-гексил-пиримидин (BPP-65). Показано, что отсутствие в составе FerriLCM-2 хиральной добавки SS-LACT-4 приводит к существенному изменению диэлектрических и электрооптических характеристик ФЖК. В смеси FerriLCM-2, по сравнению с FerriLCM-1, уменьшаются следующие параметры: спонтанная поляризация, время электрооптического отклика, вращательная вязкость, диэлектрическая восприимчивость и коэффициент ориентационного эффекта Керра. При этом существенно возрастают электрические критические поля и. В рамках существующей феноменологической теории хиральных смектиков С* получена квадратичная зависимость величины коэффициента ориентационного эффекта Керра от времени свободной релаксации возмущений геликоидальной структуры. Квадратичный характер этой зависимости подтвержден экспериментально, при этом показано, что существуют заметные количественные различия между экспериментом и результатами расчетов для ФЖК.

Внедрение лантаноидсодержащих металломезогенов с уникальными структурными, жидкокристаллическими (ЖК), оптическими и магнитными свойствами в полифункциональные материалы ограничивается сложностью предсказания характеристик получаемых образцов. Неоднозначно установленное влияние строения мезогенных комплексов на оптические свойства, их зависимость от различных факторов и малоизученные фотофизические механизмы усложняют применение данных соединений. Данная работа направлена на расширение теоретических подходов к созданию оптических материалов на основе мезогенных биядерных комплексов европия(III) (Eu(III)) с замещенными β-дикетонами и основаниями Льюиса. На основе проведенных квантово-химических расчетов были изучены взаимосвязи между строением комплексов, их геометрическими параметрами, энергиями возбужденных состояний, параметрами интенсивности люминесценции, скоростями внутримолекулярного переноса энергии и значениями теоретического квантового выхода. Было показано, что в отличие от ЖК-поведения, зависящего в основном от лигандного окружения комплексов Eu(III), их оптические свойства определяются строением лигандов и координационных полиэдров.

Панорамная визуализация потока или теплоотдачи на поверхностных моделях является эффективным и информативным методом исследования направления в пограничном слое. Вследствие развития цифровых и технических возможностей научные исследования все более основаны на анализе больших данных с помощью искусственного интеллекта (ИИ). Насколько оправдано применение тех или иных методов ИИ в каждой конкретной задаче, пока открытый вопрос. Цель работы - обзор результатов применения нейронных сетей (НС) и машинного обучения для решения задач диагностики течений с помощью ЖК. А именно, для измерения полей температуры, тепловых потоков и векторов касательного напряжения внешнего трения. Кроме этого, актуальными задачами являются измерение физической характеристики ЖК и получение новых ЖК-смесей. Обсуждаются возможности и ограничения, области применения и перспективы нейросетевого подключения. А также программные средства для его реализации. Анализ литературных данных показал, что применение НС и глубокого машинного обучения для аппроксимации калибровочных зависимостей температуры и касательного напряжения от многофакторного оптического отклика ЖК позволяет получить точность, сравнимую с пределом контрольной выборки.