Részben rendezett rendszerek

Pattern formation in liquid crystals Granular materials Polymer-liquid crystal interface
Bent-core liquid crystals Synthesis of liquid crystals Ferronematics
  Other topics  

A csoport munkatársai


Kutatócsoportunk 1972-ben alakult a folyadékkristályokra jellemző fizikai tulajdonságok és jelenségek tanulmányozása és megértése céljából. Vizsgálatainkat később kiterjesztettük a szemcsés anyagokra és elasztomerekre is. Ezt tükrözendő 2008-ban vettük fel a Komplex Folyadékok Osztály nevet. Az osztályon folyó kutatómunka nagyrészt nemzetközi együttműködések keretében folyik. Jelenleg főleg az alább felsorolt területekre koncentrálunk.

  • Mintázatképződés folyadékkristályokban: Jelenleg elsősorban elektromos térrel keltett mintázatokat (pl. elektrokonvekció és flexoelektromos domének)  vizsgálunk. Tanulmányoztuk egyen- és váltófeszültségű meghajtásnál a standard és nemstandard elektrokonvekciós mintázatok kialakulásának feltételeit, morfológiáit, küszöbjellemzőiket és az időbeli fejlődésüket különböző folyadékkristály családokban. Feltártuk a fő anyagi paramétereknek  (dielektromos és vezetési anizotrópia) és a rendezettség irányának hatását. A bayreuthi egyetem kutatóival együttműködve sikerült megértenünk a flexoelektromosságnak a mintázatképződésben játszott fontos szerepét.
     
  • Szemcsés anyagok dinamikája: A szemcsés anyagok folyási tulajdonságait vizsgáljuk gyors kamerás mérési technikák segítségével. Az alapvető folyási jellemzőkön túl tanulmányozzuk az instabilitásokat és a lavina-jelenségeket is.  Vizsgáljuk továbbá a nyírási lokalizáció jelenségét inhomogén (rétegzett) anyagokban, az elnyújtott részecskék nyírási orientációját, és a gyorsabb folyások során megfigyelhető rezonancia-jelenségeket.
     
  • Polimer – folyadékkristály  határfelület vizsgálata: Folyadékkristályok orientációjának csúszását tanulmányozzuk különböző polimerrétegeken.   A folyadékkristály réteg deformációját mágneses térrel, ill. fénnyel valósitjuk meg. A felületi csúszást a laboratóriumunkban kifejlesztett optikai mérőeljárással határozzuk meg.
     
  • Hajlott törzsű folyadékkristályok tulajdonságai: A hajlott törzsű (banán alakú) molekulákból felépülő folyadékkristályok hajlamosak sajátos szerkezetű poláros szmektikus fázisok képzésére. Ezen anyagok nematikus fázisukban is különleges fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint pl. az óriás flexoelektromos effektus, az alacsony frekvenciás dielektromos relaxáció, szokatlan elektrokonvekciós viselkedés, nagy viszkozitás, melyek összefüggésben lehetnek a nematikus fázisban is jelen levő poláros szmektikus klaszterekkel.
     
  • Folyadékkristályok előállítása: Jelenleg elsősorban királis és nem királis csoportokat tartalmazó, új hajlott törzsű, nematikus és/vagy különböző szmektikus fázisokkal rendelkező folyadékkristályok előállításával foglalkozunk. Azo- és észter kapcsoló csoportokat fényérzékenységük miatt használunk. Új folyadékkristály monomereket is szintetizálunk elasztomerek készítéséhez. Új módszereket fejlesztettünk ki deutérium izotóppal jelzett kiindulási anyagok és hajlott törzsű folyadékkristályok előállítására H-NMR és neutronspektroszkópiai mérésekhez.
     
  • Ferronematikusok elektro- és magnetooptikája: A ferronematikus anyagok folyadékkristályok, melyeket mágneses nanorészecskékkel (pl. magnetit, szén nanocsövek) dópoltunk. Ezen anyagok elektro- és magnetooptikai viselkedését a szlovák Kísérleti Fizikai Intézettel (Kassa) együttműködésben tanulmányozzuk

 


 

Egyéb (korábbi) kutatási területek:

  • textúrák és fázisdiagramok: Vegyületek és folyadékkristály elegyek mezofázisainak textúráit polarizációs mikroszkóppal vizsgáljuk.
     
  • áramlási instabilitások: Nematikus rétegekben nyíróáramlással az elektrokonvekcióhoz hasonló hengeres mintázatokat hozhatunk létre, bár a két jelenség fizikai mechanizmusa lényegesen eltérő.
     
  • határfelületi mintázatok (megszilárdulás, viszkózus ujjasodás): Különböző fázisok vagy anyagok határfelületén nemegyensúlyi körülmények között gyakran alakulnak ki mintázatok. A nematikus és az erősen rendezett szmektikus B fázis közötti fázisátalakulás a klasszikus megszilárdulással analóg jelenség. Ha egy kis viszkozitású folyadékot (vagy gázt) nagyobb viszkozitású folyadékba préselünk, a határfelületen mintázatot (viszkózus ujjakat) kapunk. Mindkét jelenség jól leírható numerikus szimulációk segítségével.
     
  • fénnyel indukált átorientálás: A fényhullám elektromos tere forgatónyomatékot fejt ki a folyadékkristályok molekuláira, ami a nematikus réteg átorientálását eredményezheti. Polarizált fénnyel egyes polimer rétegekben is előidézhetünk anizotrópiát, ami a folyadékkristályok orientálására is alkalmas lehet.
     
  • fény hatása megfestett folyadékkristályokra: Folyadékkristályban oldott anizotróp festékek az elegyek számottevő dikroizmusát okozhatják és hozzájárulnak a molekulákra ható optikai forgatónyomatékhoz.
     
  • polimer - folyadékkristály kompozitok: Fotopolimerizáció segítségével átlátszó polimerben eloszlatott folyadékkristály cseppeket vagy finom polimer hálózatokat lehet kialakítani, a folyadékkristály – monomer aránytól függően.
     
  • folyadékkristály fésűs polimerek és elasztomerek: Nematikus és/vagy szmektikus fázissal rendelkező reaktív folyadékkristály monomereket tervezünk és szintetizálunk. A folyadékkristály polimereket poly metil-hidrogén-sziloxán vázon állítjuk elő hidroszililezési reakcióval. Fényérzékeny benzofenont használunk térhálósítóként. A térhálósítás UV fényben történik.
     
  • ferroelektromosság és antiferroelektromosság csavart szmektikusokban: A királis dőlt szmektikus (pl. csavart szmektikus C*) fázisokban spontán rétegpolarizáció jelenik meg. A rétegek pakolódásától függően ezen anyagok ferro- vagy antiferroelektromosak lehetnek.
     
  • elektromechanikai effektus ferroelektromos folyadékkristályokban: A királis, ferroelektromos folyadékkristályokban a piezoelektromossághoz hasonló lineáris elektromechanikai effektus (térrel indukált elmozdulás) figyelhető meg.
     
  • elektro-optikai tulajdonságok: Az elektromos tér a dielektromos permittivitás anizotrópiájától függő irányba állítja be a folyadékkristály optikai tengelye térben homogén vagy periodikus módon elfordul, következésképpen megváltozik a cella fényáteresztő képessége. A különböző elektro-optikai effektusokat az igen széles körben, hordozható és asztali készülékekben egyaránt, elterjedt folyadékkristály kijelzőkben (LCD) hasznosítják.
     
  • dielektromos spektroszkópia: A sztatikus dielektromos permittivitás anizotrópiája az orientációs rendezettség következménye, ez határozza meg az elektromos tér hatásának kitett folyadékkristályok viselkedését. A permittivitás frekvenciafüggése, a dielektromos relaxáció, a molekuláris és kollektív mozgásokkal hozható kapcsolatba.
     
  • kereszteffektusok koleszterikus folyadékkristályokban: A tükörszimmetria hiánya miatt koleszterikus folyadékkristályokban egyes termodinamikai transzport folyamatok között csatolás léphet fel. A termomechanikai csatolást ( hőmérséklet gradiens a direktor elfordulásához vezet) és a diffúzio-mechanikai csatolást (az anyag nyíróáramlása koncentrációgradienst okoz) kísérletileg is sikerült kimutatnunk.
     
  • neutron spektroszkópia: A neutronok felhasználhatók a mezofázisok vagy akár polimer-folyadékkristály kompozit rendszerek szerkezetének meghatározására. A neutronszórás továbbá a molekuladinamikáról, többek között a kollektív viselkedésről is szolgáltathat adatokat.

 


Research Facilities of the Laboratory of Complex Fluids

 

A Folyadékkristály Osztály publikációi 1972-1993 között