Нови хибридни структури на основата на фоторефрактивен кристал – течен кристал и графен

Обект на изследване в настоящия проект е съчетаване на отличната фотопроводимост и бързина на действие на неорганичните кристали и силното двулъчепречупване на течните кристали в хибридни структури с подобрена функционалност.

Целта е разработване на структури, чувствителни в широк спектрален диапазон и с голяма разделителна способност, позволяващи модулацията на показателят на пречупване да се контролира в динамичен режим: електро-оптично или оптично.

Eлектро-оптично управляемите структури се състоят от фотопроводим кристал – течен кристал и проводящ слой от графен. В този тип структури, eлектрооптичния контрол на двулъчепречупването на течния кристал позволява пространствена модулация на амплитудата и фазата на светлината, като на изхода светлинния лъч придобива фазово отместване.

Оптично управляемите структури се състоят от фоторефрактивен кристал и течен кристал (или полимерно диспергиран течен кристал-PDLC). В този тип структури движеща сила за преориентиране на течнокристалните молекули е вътрешното поле на пространствените заряди, дължащо се на фоторефрактивните свойства на кристала (всички процеси се контролират под действието на светлина). Структурите с PDLC не изискват предварителна ориентация на течнокристалните молекули, както и използването на поляризатори, което ги прави изключително лесни и евтини.

За постигане на поставената цел се прилагат следните методи:

• легиране на фоторефрактивни кристали с йони на преходни метали, съществуващи в няколко валентни състояния;
• оптимизиране свойствата на течнокристалния слой чрез легиране с наноразмерни частици;
• получаване на електропроводящ слой от графен, осигуряващ високи стойности на прозрачност, отлична проводимост и ниско съпротивление в близката инфрачервената област от спектъра.

Предложените фундаментални изследвания ще позволят разработване на хибридни структури (нов тип нелинейни пространствени модулатори на светлина), намиращи приложения в съвременните дисплей технонологии. Освен това, откриват възможности за наблюдение на биологични обекти в реално време, както и в телекомуникациите.

На фигурата: Приложение на разработеното хибридно устройство като опитчно адресиран пространствен модулатор на светлина в инфрачервената област от спектъра.