ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ЗАПИСИ, ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
И ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛАХ
И ОРГАНИЗОВАННЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ АНСАМБЛЯХ

Координатор: д-р хим. наук Герасимова Т. Н.

Исполнители: НИОХ, ИАиЭ, ИТПМ, КНЦ, ИК СО РАН

Создан новый голографический фотополимерный материал (ГФПМ), чувствительный в широком диапазоне видимого спектра, который не уступает по совокупности голографических характеристик мировым аналогам. Изучены и выделены три стадии формирования отражательной голограммы — зарождение, стадия быстрого роста дифракционной эффективности и насыщение, а также установлены причины сдвигов спектральных характеристик. Осуществлено тестирование материала методом измерения дифракционной эффективности пропускающих голограмм при записи как в реальном времени, так и путем анализа спектрального отклика отражательных голограмм (рис. 1). Материал может быть использован в качестве объемных регистрирующих сред для 3D оптической памяти и записи цветных голограмм.

Рис. 1. Спектральный отклик трехцветной голограммы после пост-обработки. Fig. 1. The spectral optical response of the full processed three-color hologram.

С целью выяснения фундаментальных основ механизма голографической записи в фотополимерных материалах исследована динамика записи при импульсном лазерном воздействии. Проведена верификация теоретической модели фотополимеризации и установлено, что изменение дифракционной эффективности наиболее точно описывается моделью, учитывающей гибель радикалов только за счет их рекомбинации (рис. 2, кривая 1). Учет гибели радикалов на примесях дает худшее совпадение (рис. 2, кривая 2).

Рис. 2. Теоретические и экспериментальные кривые кинетики фотополимеризации в ГФПМ. Fig. 2. Theoretical and experimental curves of the photopolymerization kinetic in HPPM.

С целью создания электрически управляемых дифракционных решеток, используемых в качестве переключателей каналов в волоконно-оптической связи, разработаны и исследованы PDLC (полимер, диспергированный в жидком кристалле) — материалы на основе нематических жидких кристаллов, акрильного мономера или смеси мономеров, связующего компонента и фотоинициирующей системы, содержащей краситель с максимальной чувствительностью в видимой части спектра и соинициатор. Изучены методы оптического и голографического формирования дифракционных решеток с периодом 1—20 мкм. На рис. 3 изображена структура подобной решетки с периодом 20 мкм.

Рис. 3. Структура PDLC решетки. Fig. 3. Structure of the PDLC grating.

С использованием метода трансфер-матрицы проведены теоретические исследования свойств локализованных электромагнитных мод в одномерном фотонном кристалле со структурным дефектным слоем. В качестве дефекта рассмотрен анизотропный слой нематического кристалла. Получены выражения для определения частот и форм колебаний локализованных электромагнитных мод и показано, что частота и степень их локализации сильно зависят от оптической длины дефектного слоя. На рис. 4 представлены спектры одномерного фотонного кристалла со структурным дефектным слоем для случая параллельной (сплошная кривая) и перпендикулярной (пунктирная) ориентаций директора. Количество слоев — 85, толщина дефектного слоя, расположенного в центре слоистой структуры, равна 4,5 мкм. Результаты важны для построения узкополосных спектральных фильтров.

Рис. 4. Спектр одномерного фотонного кристалла с дефектным слоем. Fig. 4. The spectra of 1D photonic crystal with defect layer.

Список основных публикаций

1. Константинова А. В., Герасимова Т. Н. Синтез морфонилил- и пиперазинил- производных полифтор-1,4-оксазеринов// Химия гетероциклических соединений, 2001, № 2, с. 266—269.
2. Орлова Н. А., Колчина Е. Ф., Журавлев Ф. А., Шакиров М. М., Герасимова Т. Н., Шелковников В. В. Синтез 2,2'-хиноцианинов с длинными N-алкильными группами// Там же, 2002, № 10, с. 1399—1406.
3. Pen E. F., Shelkovnikov V. V., Goulanian E. H., Kostrov N. A., Labusov V. A. The method for the research of the dynamics of the spectral characteristics of the reflection holograms in photopolymer materials// Proc. SPIE, 2002, Vol. 4900, p. 957—961.
4. Пен Е. Ф., Родионов М. Ю., Шелковников В. В. Моделирование спектральных характеристик отражательных голограмм в фотополимерных материалах// Изв. вузов. Сер. Физика. 2001, т. 44, № 10, с. 60—65.
5. Герасимова Т. Н., Жаркова Г. М., Пен Е. Ф., Стрельцов С. А., Шелковников В. В. Исследование характеристик шума рассеяния голографических фотополимерных материалов// Оптический журнал, 2002, т. 69, № 10, с. 49—52.
6. Жаркова Г. М., Самсонова И. В., Стрельцов С. А., Хачатурян В. М. Влияние структуры жидкокристаллического композита на его оптические свойства// Журнал структурной химии, 2001, т. 42, № 2, с. 378—383.
7. Самсонов В. И., Шульгин А. В. Об устойчивости композитных оболочек при термодинамических нагружениях// Изв. вузов. Строительство, 2001, № 2—3, c. 27—31.
8. Vassiltsova O. V., Parmon V. N. Development of structurally-organized photocatalytic systems for photocatalytic hydrogen evolution on the base of the lipid visicles with the semiconductor nanoparticles fixed on the lipid membranes// Interfacial Catalysis at Liquid Interfaces, ed. Volkov A. Marcel Dekker, N.Y., 2002, Сh. 21, p. 593—610.
9. Zyryanov V. Ya., Pozhidaev E. P., Smorgon S. L., Andreev A. L., Ganzke D., Shabanov V. F., Kompanets I. N., Haase W. Light modulation characteristics of a single-polarizer electrooptical cell based on polymer dispersed ferroelectric liquid crystals// Liquid Crystals, 2001, vol. 28, N 5, p. 741—748.
10. Zyryanov V. Ya., Presnyakov V. V., Serebrennikov A. N., Shabanov A. V., Loiko V. A., Konkolovich A. V. High contrast light modulator based on PDNLC monolayer// Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2001, vol. 368, p. 3983—3990.
11. Smorgon S. L., Barannik A. V., Zyryanov V. Ya., Pozhidaev E. P., Andreev A. L., Kompanets I. N., Ganzke D., Haase W. Low voltage light modulator based on FLC layer divided by polymer walls// Ibid, vol. 368, p. 3975—3982.
12. Presnyakov V. V., Shabanov V. F., Zyryanov V. Ya., Komitov L. Chiral additive effects on electrooptical response and droplet structure in uniaxially oriented films of polymer dispersed nematic// Ibid, 2001, v. 367, p. 3157—3165.
13. Presnyakov V. V., Shabanov A. V., Zyryanov V. Ya., Loiko V. A., Konkolovich A. V. Interference effect in electrooptical cells based on PDNLC monolayer// Proceedings SPIE, 2001, vol. 4511, p. 117—118.
14. Zyryanov V. Ya., Smorgon S. L., Shabanov V. F., Pozhidaev E. P., Andreev A. L., Kompanets I. N., Maltese P., Haase W. Optimization of light modulation characteristics of polarizer-free PDFLC cells// Ibid, p. 104—105.
15. Паршин А. М., Гуняков В. А., Шабанов В. Ф. Ориентационный температурный переход нематиков на поверхности сегнетоэлектрического кристалла// Письма в ЖЭТФ, 2002, т. 76, вып. 5, с. 357—360.
16. Баранник А. В., Шабанов А. В., Зырянов В. Я. Интерференционные осцилляции в динамике оптического отклика капсулированных полимером нематических жидких кристаллов// Письма в ЖТФ, 2002, т. 28, вып. 16, с. 25—31.

Оглавление

Далее