대구경 렌즈용 고복굴절 액정

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14603(2022) 이 기사 인용

2083 액세스

4 인용

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

이 기사에 대한 저자 수정 사항이 2022년 9월 29일에 게시되었습니다.

이 기사가 업데이트되었습니다.

이 연구는 대구경 렌즈에 실험적인 네마틱 액정(LC) 혼합물(1929)을 적용한 것을 보여줍니다. LC 재료는 이소티오시아네이트 말단 그룹과 불소화된 측면 치환기를 갖는 터페닐 및 비페닐 유도체 화합물로 구성됩니다. 강한 극성의 이소티오시아네이트 그룹과 방향족 단단한 코어로의 치환은 \(\pi\)-전자 결합을 제공하여 높은 복굴절(\(\Delta n = 0.3375\) @ 636 nm 및 23 °C) 및 낮은 점도(\ (\eta\) = 17.03mPa·s). 또한 근적외선(1550nm에서 0.318)에서도 높은 복굴절 값을 나타냅니다. 용융온도가 높은 물질을 비교하면 합성과정이 간단하다. 이 LC 혼합물의 우수한 특성은 투과 전극 구조를 기반으로 하는 대구경 LC 조정 가능 렌즈에서 입증됩니다. 이 혼합물의 특별한 특성으로 인해 광 출력이 높습니다. 높은 복굴절률로 인해 이 LC는 가시광선 및 적외선 영역 모두에서 렌즈, 광학 위상 변조기 및 장치에 특히 관심을 갖게 됩니다.

낮은/중간 복굴절(\(\Delta\)n = 0.09/0.12)을 갖는 액정(LC)은 여전히 ​​디스플레이 애플리케이션에 사용됩니다1,2,3. 이들의 복굴절은 대형 TV 화면과 컴퓨터 모니터, 휴대폰의 소형 평면 패널, 자동차 장치 및 프로젝터4에 충분합니다. 새로운 LC 혼합물의 생성과 픽셀 두께의 감소(5μm에서 3μm) 덕분에 응답 시간이 몇 밀리초로 단축되었습니다. 그럼에도 불구하고 현재 LC 디스플레이는 밀리초 미만의 스위칭 시간을 요구하므로 복굴절률이 높은 LC(\(\Delta n>0.3\))가 필요합니다. 이 특성을 요구하는 다른 응용 분야는 전자기 스펙트럼의 낮은 주파수(적외선에서 THz 및 GHz까지)입니다. LC에 의해 생성된 광학 위상 변이는 복굴절 및 작동 주파수에 정비례하기 때문입니다. 예를 들어, 메타물질 및 메타표면5,6, THz7,8,9, GHz10,11 및 적외선 장치12의 활성 매체로 제안되었습니다.

지난 10년 동안 이러한 스펙트럼 범위의 일반적인 LC(예: E7, BL037, MDA-98-1602, LCMS-107, GT3-23001 및 182513)에 대한 연구가 주목을 받았습니다. 또한 복굴절이 높은 혼합물인 여러 소설이 제안되었습니다. 이를 달성하기 위해 선형으로 결합된 분자가 선호되는 후보입니다. 컨쥬게이션 길이는 단단한 코어의 다중 결합 또는 불포화 고리에 의해 확장될 수 있습니다. 포지티브 유전 이방성을 지닌 고복굴절 LC를 검토한 포괄적인 검토는 4에서 찾을 수 있습니다. 비페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 톨레인, 페닐 톨레인, 페닐 에티닐 톨레인의 시아노, 플루오로 및 이소티오시아나토 유도체인 화합물의 메소제닉 특성 및 물리화학적 특성(점도, 복굴절, 굴절률, 유전율 이방성 및 탄성 상수) biphenyl tolane은 0.2~0.54 범위의 복굴절로 비교됩니다.

이 분야는 여전히 활발히 활동하고 있으며, 최근에는 여러 연구가 보고되었습니다. 예를 들어, 저자는 16에서 말단 알킬, 알콕시 및 알킬설파닐 사슬과 측면 메틸 또는 에틸 그룹을 갖는 대칭 및 비대칭 비스톨란의 20개 LC 혼합물을 합성했습니다. 넓은 온도 범위에서 네마틱상을 갖는 화합물은 높은 복굴절 값(>0.4)을 나타냈습니다. 티에노[3,2-b]티오펜 기반 화합물17, – C \(\equiv\) C – 삼중 결합(0.40–0.48)18을 갖는 티에노[3,2-b]티오펜을 기반으로 유사한 값이 표시되었습니다. 및 다양한 위치에 플루오로 치환체가 있는 벤족사졸 말단 메소제닉 화합물(0.45)19. 이소티오시아네이트 및 나프틸 그룹이 있는 LC 화합물에서도 더 높은 값(0.66)이 입증되었습니다. 이들 LC 화합물의 녹는점과 엔탈피 값은 페닐 그룹을 포함하는 해당 화합물의 것보다 높았습니다. 마지막으로, 일부 이소티오시아나토 바이페닐비스톨란 화합물(0.7-0.8)14에서 초고복굴절이 입증되었습니다.