聚酰亚胺LB膜上液晶表面锚定的研究

通过测试光延迟研究了聚酰亚胺ＬＢ膜的光学各向异性，分析了在ＬＢ膜成膜过程中成膜分子的流动取向特性，并研究了液晶的表面锚定能，分析了ＬＢ膜上液晶的取向机制．聚酰亚胺ＬＢ膜的链段的取向程度较强摩擦情形的聚酰亚胺表面的链段取向要差．强摩擦的聚酰亚胺会比聚酰亚胺ＬＢ膜具有更好的排列液晶分子的能力．ＬＢ膜的流动取向模式使得聚酰亚胺成膜分子沿拉伸方向形成一定的有序排列，并诱导液晶分子定向排列，液晶和聚合物分子相互作用是液晶表面排列的主要动力 关键词：     

向列液晶预倾角与其弹性常量的相关性研究

向列液晶分子在基片上形成预倾角是液晶分子进行重新排列取向的过程,预倾角的大小会影响与取向相关的向列液晶的弹性变形行为.本文通过设置不同的预倾角,在不同的温度下用激光散射技术测量向列液晶的弛豫系数,从而获得液晶的弹性常量,并研究弹性常量随预倾角的变化规律.研究结果表明,当预倾角小于某一角度,由于向列液晶分子内部排列不规整而无法体现其整体的弹性变形特征;当预倾角达到一定的角度,向列液晶就表现出最大的弹性常量值,液晶特有的弹性变形行为得以充分的体现.     

银纳米阵列直径对SERS增强效果的影响

采用电化学沉积法分别在不同孔径的阳极氧化铝(AAO)模板上沉积一系列直径不同,排列规则的银纳米阵列。以对氨基苯甲酸(PABA)和三聚氰胺两种分子分别作为探针分子, 研究了银纳米阵列的直径大小对其表面增强拉曼散射(SERS)效果的影响。结果表明, 在波长为514.5 nm的激光激发下, 探针分子的SERS信号强度随银纳米阵列直径的改变而明显变化, 并在银纳米阵列直径约为53 nm时, SERS强度达到最大。利用电磁增强机制对此实验结果进行了分析和解释。     

梳状电极胆甾相液晶激光器的激光辐射谱

设计制作了梳状电极染料掺杂胆甾相液晶激光器件,研究了外加电压下的激光辐射谱。器件的下基板ITO电极刻蚀成梳状条形电极,电极宽度约2 mm,相邻电极间距分别约为1,3,5 mm。上基板无ITO电极。上下基板取向膜平行摩擦取向处理,使胆甾相液晶平面态排列。以532 nm的Nd∶YAG激光器作为泵浦光源,测量器件激光辐射谱。改变外加电压0~100 V,3个区域均出现了多模输出。在1 mm电极间距区域,可获得633.65~621.52 nm（12 nm）和683.15~664.35 nm（18 nm）的可调谐波长范围;在电极间距3,5 mm区域,辐射激光波长变化微小。在外加电压作用下,液晶分子均匀的螺旋周期排列受到扰动,液晶分子层螺旋轴倾斜,各个液晶畴的螺旋轴取向不一致,使有效螺距值缩短并有所浮动,引起出射激光波长蓝移和多模输出。利用光子态密度理论数值模拟了激光辐射谱。当有效螺距为倾斜角的函数时,随着倾斜角增大出射激光波长蓝移。     

4-戊基-4'-氰基联苯液晶的分子二阶非线性光学极化率测量方法

在玻璃衬底上制得单层硬脂酸的Langmuir-Blodgett(LB)膜,做为4-戊基-4''-氰基联苯(5CB)液晶的取向层,在取向层上旋涂一层5CB液晶,用透射二次谐波方法测量出5CB液晶分子二阶非线性光学极化率,其值为β=7×10-29esu.对比文献值,测量得到的结果符合较好.     

金纳米粒子掺杂DNA-CTMA-DPFP薄膜的表面增强拉曼散射特性

采用柠檬酸三钠还原氯金酸和离子交换法制备金纳米粒子掺杂DNA-CTMA材料,利用钯催化反应合成9,9-二乙基-2,7-二-(4-吡啶)芴荧光染料(DPFP),将DPFP与DNA-CTMA混合后,旋凃制备金纳米粒子掺杂的DNA-CTMA-DPFP薄膜样品。通过吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱的测量,研究了薄膜样品的光学特性和表面增强拉曼散射(SERS)特性。实验结果表明,薄膜样品在300～360 nm的吸收主要来自DPFP,在500～700 nm的吸收来自样品中金纳米粒子的局域表面等离子共振;样品在370,386,408 nm处的荧光峰分别对应DPFP的S₁₀-S₀₀、S₁₀-S₀₁和S₁₀-S₀₂能级的电子振动跃迁;在785 nm激光激发下,薄膜样品的拉曼散射主要来自DPFP分子,随着金纳米粒子掺杂比的增大,DPFP分子的拉曼散射峰强度逐渐增强。因此,金纳米粒子掺杂DNA-CTMA薄膜适合作为多种染料分子的SERS基底。     

液晶在电场和剪切耦合作用下的流变学行为

本文通过理论和实验对液晶 5CB在剪切和电场耦合作用下流变行为进行了研究. 采用液晶连续理论, 建立了包括界面锚定能, 弹性自由能, 介电自由能和流动能在内的系统 Gibbs自由能公式, 通过最小化系统自由能的方法求解液晶在剪切和电场耦合作用下的取向分布及其黏度变化, 从分子基础模型上揭示了液晶在耦合作用下的流变行为、微观机理及其影响规律, 并通过流变测试对此进行验证. 对比分析了理论和试验结果的误差和原因, 发现界面锚定效应对于液晶分子的取向和黏度具有重要影响. 理论和试验结果均表明, 液晶在电场作用下具有明显的电黏效应, 表现出非牛顿流变行为, 其黏度值由剪切和电场的竞争和耦合作用共同决定. 在外电场作用下液晶的黏度可以增加到初始值的 4倍左右, 液晶这种其自身黏度可随着外场 (例如运动速度) 改变的特性在一定的条件下可以自适应地满足不同工况对黏度的要求, 这对实现智能摩擦润滑具有重要的意义. 关键词： 液晶 流变行为 电黏效应 耦合作用     

电场作用下5CB液晶分子的近壁面层黏弹性的QCM研究

利用石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)研究了电场对5CB液晶分子的近壁面层黏弹性的影响.对QCM结果的分析发现,电场作用对液晶的黏度影响分为两部分,通过建立含吸附膜的双层膜模型,分析了QCM的两部分结果,发现电场对近壁面吸附层及体相层的影响是不同的.根据QCM的双层膜模型,对近壁面层液晶分子的黏弹性及膜厚进行了定量的分析计算,结果表明5CB在石英晶体上电极附近有一层约100nm厚的近壁面吸附层,其复剪切黏度随电场强度的增加而减小,这与5CB液晶的体相黏度变化规 关键词： 5CB液晶 石英晶体微天平 近壁面 黏弹性     

拉曼直角反射共焦腔检测空气中二氧化碳

拉曼光谱作为一种激发光谱,采用激光作为激发光源,在气体检测中可以激发所有气体分子的拉曼信号。由于气体的分子密度低、透光度高、拉曼散射截面小,导致激发光能量的利用效率低;拉曼信号散射向四周立体空间而常规收集方法只能收集较小的空间立体角,从而造成检测限较差而不能广泛应用于气体的检测。提出了一种拉曼直角反射共焦腔用来提高气体等透明样品的拉曼检测的检测灵敏度。拉曼直角反射共焦腔利用直角反射镜将入射光反射回原方向但是光路具有空间偏移的特点,采用两个相对放置、互相平行的直角反射镜,将光束直径为0.7 mm的激光在工作直径为25.4 mm的共焦腔内10次来回反射,并采用共焦点相对放置的两个透镜将激发光聚焦到焦点,从而提高激发光能量的使用效率。拉曼散射向激光传输方向的信号被直角反射镜反射向原方向,经过透镜聚焦到焦点后和拉曼散射向激光入射方向的信号一起经过长通滤光片后传输向拉曼光谱仪,从而提高了拉曼散射信号的收集效率。以空气作为测试对象进行实验, 300 s内可以获得清晰的CO_2的拉曼光谱和N_2, O_2的精细拉曼光谱并对其强度比进行了分析,其中N_2的2 332 cm~(-1), O_2的1 557 cm~(-1), CO_2的1 388 cm~(-1)的拉曼峰的峰高比是785∶257∶1。拉曼直角反射共焦腔在常规拉曼散射激发收集光路的基础上增加了两个直角反射镜和一个聚焦镜,具有体积小,结构简单,易于调节的特点。拉曼散射向周围空间的信号强度分布与入射光的入射方向有关,在沿入射光方向及其相反方向散射信号强度最大,拉曼直角反射共焦腔设计的收集散射信号的角度与散射信号强度分布最强方向一致,并且利用了光学景深的优势,最大化的提高了拉曼散射信号收集效率。拉曼直角反射镜腔可以拓展拉曼光谱技术在气体检测中的应用,例如用于气相化学反应的原位监控、发动机燃烧过程及排放物检测、未知污染物气体分析等气体成分复杂的领域。     

强激光条件下5CB液晶中的激光诱导衍射环现象

强激光经5CB液晶传播时会产生非线性自相位调制现象,利用532 nm和1 064 nmCW激光研究了强激光条件下5CB液晶中的激光诱导衍射环现象,并对强激光在5CB液晶中产生自相位调制的现象和机理进行了讨论.当532 nm激光和1 064 nm激光功率密度分别大于10 kW/cm2和300W/cm2时,接收白屏上有较明...     

聚合物分散液晶的制备及拉曼光谱分析

用溶致相分离的方法制备了以PMMA为基体的四种不同配比的聚合物分散液晶(PDLC),四氢呋喃为引发剂,并且通过傅立叶拉曼光谱仪对其进行检测,分析其光谱,观察各单体混合前后性质的变化,鉴别聚合物分散液晶的物质构成。此外,在指定的组分前提下,根据液晶最强峰与PMMA特征峰的相对强度拟合曲线得出PDLC中液晶与PMMA的质量百分比,为下一步研究聚合物分散液晶系统的光折变特性提供指导。     

西佛碱型液晶化合物相变过程中分子排列方式变化的拉曼光谱研究

用变温拉曼光谱对相变过程的研究表明,液晶化合物的初始晶态与熔融后缓慢降温得到的晶态并不吻合,两个状态下分子尾链的构象及刚性核部分的构象不同导致分子的聚集状态不同。西佛碱型液晶化合物VO10相变过程中,在晶态到液晶态相转变过程中,烷氧基尾链链内构象发生突变,同时有序性降低,刚性核部分两个苯环之间的二面角在相变点时发生明显变化,二面角加大。     

An azo-isomerization-induced Freedericksz transition of a nematic liquid crystal

We observed an azo-isomerization-induced Freedericksz transition of the 5CB liquid crystal doped with 1% double-azo. In experiment, we found that the Freedericksz transition threshold occurred at optical intensity level of 0.3 mW/mm² for the 12.5 μm-thickness planar alignment doped 5CB, which is four orders of magnitude lower as that for the pure 5CB. Using optical phase retardation, we measured the relations between the Freedericksz transition threshold and the pump beam polarization. The maximum twist angle of liquid crystal molecules under different pump beam intensity is given. The experiment indicated that trans–cis isomerization plays an important role in the decrease of the Freedericksz transition threshold.     

Increasing the rewriting speed of optical rewritable e-paper by selecting proper liquid crystals

The effect of interaction between liquid crystal(LC) and photoalignment material on the speed of optical rewriting process is investigated.The theoretical analysis shows that a smaller frank elastic constant K 22 of liquid crystal corresponds to a larger twist angle,which gives rise to a larger rewriting speed.Six different LC cells with the same boundary conditions(one substrate is covered with rubbed polyimide(PI) and the other with photo sensitive rewritable sulfuric dye 1(SD1)) are tested experimentally under the same illumination intensity(450 nm,80 mW/cm 2).The results demonstrate that with a suitable liquid crystal,the LC optical rewriting speed for e-paper application can be obviously improved.For two well known LC materials E7(K22 is larger) and 5CB(K22 is smaller),they require 11 s and 6 s corresponding to change alignment direction for generating image information.     

变温FT-Raman光谱研究一种手性液晶的相变

利用ＦＴ－Ｒａｍａｎ光谱研究了一种含手性基团的液晶分子的相变过程，并对不同温度点及相转变点的拉曼光谱进行了简单的指认，对在不同晶体中分子的结构与取向进行了简单的分析。     

Different angle-resolved polarization configurations of Raman spectroscopy: A case on the basal and edge plane of two-dimensional materials

Angle-resolved polarized Raman(ARPR) spectroscopy can be utilized to assign the Raman modes based on crystal symmetry and Raman selection rules and also to characterize the crystallographic orientation of anisotropic materials.However, polarized Raman measurements can be implemented by several different configurations and thus lead to different results. In this work, we systematically analyze three typical polarization configurations: 1) to change the polarization of the incident laser, 2) to rotate the sample, and 3) to set a half-wave plate in the common optical path of incident laser and scattered Raman signal to simultaneously vary their polarization directions. We provide a general approach of polarization analysis on the Raman intensity under the three polarization configurations and demonstrate that the latter two cases are equivalent to each other. Because the basal plane of highly ordered pyrolytic graphite(HOPG) exhibits isotropic feature and its edge plane is highly anisotropic, HOPG can be treated as a modelling system to study ARPR spectroscopy of twodimensional materials on their basal and edge planes. Therefore, we verify the ARPR behaviors of HOPG on its basal and edge planes at three different polarization configurations. The orientation direction of HOPG edge plane can be accurately determined by the angle-resolved polarization-dependent G mode intensity without rotating sample, which shows potential application for orientation determination of other anisotropic and vertically standing two-dimensional materials and other materials.     

微波合成银包覆金纳米粒子膜的拉曼散射活性研究

采用微波加热加压法和静电吸附自组装法在石英玻璃表面制备了银包覆金纳米粒子薄膜,利用原子力显微镜分析了薄膜的表面形态和结构,测定结晶紫分子在薄膜表面的拉曼光谱。结果表明,银包覆金纳米粒子薄膜具有很强的表面增强拉曼散射效应(SERS)活性和稳定性。     

Increasing rewriting speed of optical rewritable e-paper by selecting proper liquid crystals

Effect of interaction between liquid crystal (LC) and photoalignment material on speed of optical rewriting process is investigated. The theoretical analysis shows that smaller frank elastic constant K₂₂ of liquid crystal corresponds to larger twist angle, which gives rise to larger rewriting speed. Six different LC cells with the same boundary conditions (one substrate is covered with rubbed polyimide (PI) and other with photo sensitive rewritable sulfuric dye 1(SD1)) are tested experimentally under the same illumination intensity (450 nm, 80 mW/cm²). The results demonstrate that with suitable liquid crystal, LC optical rewriting speed for e-paper application can be obviously improved. For two well known LC materials E7 (K₂₂ is larger) and 5CB (K₂₂ is smaller), they require 11 s and 6 s corresponding to change alignment direction for generating image information.