Пристай Т. В. Модифікація властивостей холестеричних рідких кристалів нанодомішками для використання в оптичних сенсорах

В роботі обґрунтовано вибір об’єктів дослідження та наведено основні параметри нанокомпозитів для модифікації холестеричних рідких кристалів. Зокрема, як базові рідкокристалічні матриці вибрано серійно виготовлені суміші холестеричних рідких кристалів фірми Hoffmann-La Rosh© – CLC2101L, CLC2103L, а також холестеричні суміші синтезовані в Інституті фізики напівпровідників НАН України EE1. Досліджено вплив наночастинок на фізичні параметри холестеричних рідких кристалів та індукованих холестеричних рідких кристалів вибрано нанотрубки нітриду алюмінію AlN, золоті нанострижні синтезовані зародково-посередницьким методом, дрібнозернистий магнетит (Fe3O4), наночастинки Fe2O3. Наведено методики проведення досліджень мезопористих структур на основі холестеричних рідких кристалів із вмістом нанорозмірних домішок. Наведено схему експериментальної установки для дослідження взаємодії газового середовища та модифікованих структур рідких кристалів. Обґрунтовано вибір елементної бази для реалізації фотоперетворювача та представлено методику формування спектральних характеристик на його основі. Проведено спектральні дослідження холестеричного рідкого кристала CLC-2103L легованого наночастинками магнетиту, які здійснювались у діапазоні довжин хвиль 200 – 1200 нм, при кімнатних температурах і концентрації монооксиду вуглецю від 20 до 150 мг/м3. Отримано залежності коефіцієнта спектральної чутливості для нанокомпозитів на основі магнетиту Fe2O3 і Fe3O4, які показують, що, незалежно від типу магнетиту, збільшення його концентрації в ХРК матриці приводить до збільшення коефіцієнта спектральної чутливості. Запропоновано схемотехнічне рішення побудови оптичного сенсора монооксиду вуглецю на основі холестеричного рідкого кристала, легованого нанорозмірним магнетитом Fe2O3, уможливлює визначення концентрації монооксиду вуглецю в межах від 10 до 40 мг/м3. Розроблено оптичний сенсор амінокислот, чутливим елементом якого є холестерико-нематична суміш на основі BLO-60+5CB, допована водним розчином золотих наночастинок. Даний нанокомпозит використовувався для детектування валіну в межах концентрацій від 0 до 50 %. Встановлено залежність між кількістю наночастинок золота в суміші та величиною мінімальної довжини хвилі пропускання. Продемонстровано, що збільшення концентрації наночастинок золота в суміші понад 10 % збільшує чутливість системи до валіну.