Зависящие от формы частиц дисперсия и упорядочение в лиотропном и термотропном жидких кристаллах не агрегированных плазмонных золотых наночастиц
Показано, что наночастицы с изотропной формой могут быть диспергированны в нематическом ЖК без упорядочения, в то время как золотые наностержни показали однородно сориентированную самосборку при их высокой концентрации в нематическом ЖК. Такая самосборка при высокой концентрации золотых наностержней обуславливает сильные поляризационно-зависимые поглощение и рассеяние, аномальную дисперсию показателя преломления и усиленное оптическое двулучепреломление с изменением знака вблизи спектрального продольного пика поверхностного плазмонного резонанса. Феноменологическая модель на основе анизотропии поверхностного взаимодействия объясняет однонаправленное упорядочение более крупных золотых наностержней в ЖК.
Использование золотых наностержней позволяет добиться более высоких значений параметра порядка, большей оптической экстинкции, так же как и анизотропии экстинкции, и модификации эффективных коэффициентов среды по сравнению с исходным чистым ЖК. Эти результаты получены для золотых наностержней размером меньше l/10. Результаты исследования могут дать возможность для создания новых жидкокристаллических оптических устройств на основе жидких кристаллов и наноматериалов, таких как плазмонные поляризаторы, дисплеи и различные электрооптические элементы. С другой стороны, с фундаментальной точки зрения, не агрегированные коллоидные дисперсии наночастиц со сложной формой в ЖК могут формировать новые типы мезофаз с необычными сочетаниями ориентационного и частично позиционного упорядочения.
Schematic of (a) rod-like micelle of a ternary lyotropic LC and (b) chemical structure of the 5CB molecule with LC director N describing average orientation of their long axes. (c) Alignment of GNRs on average along the local director N describing average orientation of the rod-like micelles or 5CB molecules. (d) Oriented self-assembly of GNRs in a nematic LC, which exhibits long-range unidirectional ordering of rod-like nanoparticles along the far-field director N0.
(a) A POM micrograph of a “yin-yang”-shaped twist domain within a uniformly aligned cell with GNRs-5CB obtained by patterned illumination of the photoalignment layer. (b, c) The corresponding brightfield micrographs for polarizations of incident light (b) perpendicular and (c) parallel to N. (d) POM and (e, f) brightfield micrographs of a hexagonal pattern created by patterned illumination. (g) POM and (h, i) brightfield optical micrographs of a twisted “GNR” pattern created by spatially varying illumination. Inset in (a) depicts the π/2 twist of N and GNRs across the cell thickness within twist domains.
Источник информации