Семинар Программы развития

17 мая на физическом факультете МГУ состоялся семинар Программы развития Московского университета, в рамках которого с докладом «Исследования в лаборатории жидких кристаллов: фоточувствительные материалы и полярные мезофазы» выступили ведущий научный сотрудник физического факультета профессор РАН А.В. Емельяненко и научный сотрудник лаборатории жидких кристаллов физического факультета С.А. Швецов.

В рамках программы «Зеленый свет» по созданию лабораторий под руководством молодых ученых МГУ в 2018 году была создана лаборатория жидких кристаллов на базе кафедры физики полимеров и кристаллов физфака.

Жидкие кристаллы находят все большее применение в различных прикладных областях от модуляторов света до биосенсоров. Управление ориентационной структурой жидких кристаллов при воздействии слабых световых и электрических полей открывает новые возможности для создания адаптивных материалов для современной оптики и фотоники. С использованием оборудования, закупленного в рамках Программы развития Московского университета, были исследованы различные фотоориентационные и электрооптические эффекты в жидкокристаллических материалах. Разработаны методы формирования световых пучков с винтовой дислокацией волнового фронта при взаимодействии света с жидкими кристаллами. Предложен и исследован способ фотоориентации жидких кристаллов за счет самоорганизующегося фоточувствительного слоя. Обнаружено и исследовано формирование локализованных ориентационных структур (торонов) в жидкокристаллических пленках. Исследованы новые свойства сегнетоэлектрических нематиков.

Лаборатория проводит научные исследования в сотрудничестве с кафедрой физики полимеров и кристаллов физического факультета и кафедрой высокомолекулярных соединений химического факультета. Совместная работа осуществляется также со сторонними организациями, такими как ФИАН, ИТМО, МГОУ, Институт лазерной физики СО РАН. Лаборатория поддерживает научные контакты с университетами и научными центрами США, Чехии, Тайваня и Японии.

На семинаре были изложены основные результаты работы лаборатории жидких кристаллов физического факультета МГУ. В частности, особое внимание было уделено рассмотрению процессов, происходящих в пленках жидких кристаллов со свободной поверхностью при воздействии световых пучков. Обнаружено, что под воздействием света происходит переориентация директора в пленках жидких кристаллов, вызванная различными факторами, такими как анизотропия диэлектрической проницаемости и поглощение света. Оказалось, что при нагреве пленок жидких кристаллов световыми пучками происходят светоиндуцированные ориентационные процессы, вызванные градиентом температуры.

Также была изучена динамика ориентационной деформации и искажения формы поверхности пленок жидких кристаллов при воздействии световых пучков. Были выявлены два режима светоиндуцированной ориентации: нестационарная ориентационная деформация, которая наблюдается в первые несколько сотен миллисекунд после включения или выключения светового пучка, и стационарная ориентационная деформация, которая продолжается даже при постоянной толщине пленки. В исследовании также были рассмотрены особенности воздействия световых пучков с сингулярностью волнового фронта или поляризацией на пленки жидких кристаллов.

Было показано, что светоиндуцированная деформация поля директора жидких кристаллов может быть использована в качестве фазового модулятора для изменения структуры световых пучков. Например, падающий гауссов световой пучок с круговой поляризацией может быть преобразован в оптический вихрь, а пучок с линейной поляризацией может трансформироваться в световой пучок с топологическим дефектом в распределении поляризации.

Эти результаты открывают новые возможности для создания высокочувствительных оптических материалов на основе жидких кристаллов и жидкокристаллических полимеров. Также указывается  важность учета термоиндуцированных процессов при рассмотрении взаимодействия световых пучков с частично упорядоченными средами.

Результатом научных исследований стали многочисленные публикации в ведущих научных журналах, дипломные и курсовые работы, гранты РНФ.

По окончании доклада состоялась дискуссия о природе и механизмах светоиндуцированных процессов в жидких кристаллах с участием заведующего лабораторией жидких кристаллов Института кристаллографии им. А.В. Шубникова ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН С.П. Палто.

Исследования в этой области имеют большое значение для развития оптических технологий и могут привести к новым приложениям в области оптической коммуникации, оптической обработки сигналов и оптической манипуляции частиц.