zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1942Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESВлияние наночастиц, легированных диспрозием, на структурные, термические и оптические свойства жидкокристаллической p-(n-гептилокси)бензойной кислотыEffect of Dysprosium-Doped Nanoparticles on Structural, Thermal, and Optical Properties of Liquid Crystalline p-(n-Heptyloxy) Benzoic AcidTrisanjyaR.TrisanjyaR.

Вишакхапатнам

LCNC Laboratory, Department of Physics.

Visakhapatnam

MwakunaA. E.MwakunaA. E.

Вишакхапатнам

Abely E. Mwakuna - LCNC Laboratory, Department of Physics.

Visakhapatnam

KumarC. R.S.Ravi Shankar KumarCh.

Школа естественных наук.

Вишакхапатнам

Department of Physics, School of Science.

Visakhapatnam

JayapradaP.JayapradaP.

Виджаявада

Department of Physics.

Vijayawada

RaoM. C.RaoM. S.

Виджаявада

Department of Physics.

Vijayawada

prof.mrnrao@andhrauniversity.edu.inManepalliR. K.N.R.ManepalliR. K.N.R.

Вишакхапатнам

LCNC Laboratory, Department of Physics.

Visakhapatnam

Университет АндхраAndhra UniversityУниверситет GITAMGITAM UniversityИнститут инженерии и технологий ДханекулаDhanekula Institute of Engineering and TechnologyКолледж Андхра ЛойолаAndhra Loyola College202507092025924565565Copyright © Trisanjya R., Mwakuna A.E., Kumar C.R., Jayaprada P., Rao M.C., Manepalli R.K., 20252025Trisanjya R., Mwakuna A.E., Kumar C.R., Jayaprada P., Rao M.C., Manepalli R.K.Trisanjya R., Mwakuna A.E., Ravi Shankar Kumar C., Jayaprada P., Rao M.S., Manepalli R.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1942

Исследованы структурные, термические и оптические изменения в жидкокристаллической p-(n-гептилокси)бензойной кислоте (7-OBA), вызванные дисперсией наночастиц фосфата лития-цинка, легированного диспрозием [Li4Zn(PO4)2:Dy3+] (DLZP-NPs) методом термического сжигания. С помощью рентгеновской дифракции подтверждено включение DLZP-NPs в 7-OBA с сохранением присущей жидкокристаллической структуры. Исследования морфологии с использованием сканирующей электронной микроскопии выявили равномерную дисперсию наночастиц, в то время как энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия подтвердила постоянное присутствие ионов Dy3+ по всей матрице. Методом ИК-Фурье-спектроскопии определены функциональные группы в нанокомпозитах с отчетливыми сдвигами в областях растяжения связей C=O, C=C и CH, что указывает на молекулярные взаимодействия между матрицей 7-OBA и наночастицами. Эти переходы предполагают реорганизацию молекулярной среды, чему способствовали синергические эффекты DLZP-NPs. Температурные и фазовые переходы в нанокомпозитах исследованы с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и поляризованной оптической микроскопии, которые выявили тонкие, но существенные изменения в температурах фазовых переходов и жидкокристаллических текстурах. Из спектров оптического поглощения определено уменьшение энергетической ширины запрещенной зоны 7-OBA с 3.97 до 3.64 эВ с увеличением концентрации наночастиц, что важно для настройки запрещенной зоны. Результаты спектроскопической эллипсометрии показали уменьшение оптической диэлектрической проницаемости с увеличением дисперсии наночастиц, что отражает изменения в электронной поляризуемости.

This study probes into the structural, thermal, and optical transformations induced in liquid crystalline p-(n-heptyloxy) benzoic acid (7-OBA) by dispersion of dysprosium-doped lithium zinc phosphate nanoparticles [Li4Zn(PO4)2:Dy3+] (DLZP-NPs) via the thermal combustion method. X-ray diffraction confirmed the successful incorporation of DLZP-NPs, maintaining the inherent liquid crystalline structure of 7-OBA. Detailed morphological studies using scanning electron microscopy revealed a uniform dispersion of nanoparticles, while energy-dispersive X-ray spectroscopy verified the consistent presence of Dy3+ ions throughout the matrix. Fourier-transform infrared spectroscopy identified functional groups within the nanocomposites, with distinct shifts in the stretching regions of C=O, C=C, and C-H bonds, indicative of molecular interactions between the 7-OBA matrix and the nanoparticles. These shifts suggest a reorganization of the molecular environment, facilitated by the synergistic effects of DLZP-NPs. Thermal and phase transition behaviors of the nanocomposites were examined using differential scanning calorimetry and polarized optical microscopy, which highlighted subtle yet significant alterations in phase transition temperatures and liquid crystalline textures. Optical absorption studies revealed a reduction in the energy bandgap of 7-OBA from 3.97 to 3.64 eV with increasing nanoparticle concentrations, emphasizing the potential for bandgap tuning. Spectroscopic ellipsometry further demonstrated a decrease in optical permittivity with increased nanoparticle dispersion, reflecting modifications in electronic polarizability.

жидкокристаллическая p-(n-гептилокси)бензойная кислотадиспрозийрентгеновская дифракциясканирующая электронная микроскопияИК-Фурье-спектроскопиядифференциальная сканирующая калориметрияполяризованная оптическая микроскопияliquid crystalline p-(n-heptyloxy) benzoic aciddysprosiumX-ray diffractionscanning electron microscopyFourier-transform infrared spectroscopydifferential scanning calorimetrypolarized optical microscopyThe authors are grateful to the Advanced Analytical Laboratory, Andhra University and GITAM University, Visakhapatnam for providing characterization facilities.ReferencesH. K. Bisoyi, S. Kumar, Chem. Soc. Rev., 40, 306–319 (2011).H. K. Bisoyi, S. Kumar, Chem. Soc. Rev., 40, 306–319 (2011).S. Gauza, C. H. Wen, S. T. Wu, N. Janarthanan, C. S. Hsu, J. Appl. Phys., 43, 7634–7638 (2004).S. Gauza, C. H. Wen, S. T. Wu, N. Janarthanan, C. S. Hsu, J. Appl. Phys., 43, 7634–7638 (2004).G. K. Auernhammer, J. Zhao, B. Ullrich, D. Vollmer, Eur. Phys. J. E, 30, 387–394 (2009).G. K. Auernhammer, J. Zhao, B. Ullrich, D. Vollmer, Eur. Phys. J. E, 30, 387–394 (2009).T. Hegmann, H. Qi, B. Kinkead, V. M. Marx, H. Girgis, P. A. Heiney, Can. J. Met. Mater. Sci., 48, No. 1, 1–8 (2009).T. Hegmann, H. Qi, B. Kinkead, V. M. Marx, H. Girgis, P. A. Heiney, Can. J. Met. Mater. Sci., 48, No. 1, 1–8 (2009).A. K. Misra, A. K. Srivastava, J. P. Shukla, R. Manohar, Phys. Scr., 78, No. 6, 065602 (2008).A. K. Misra, A. K. Srivastava, J. P. Shukla, R. Manohar, Phys. Scr., 78, No. 6, 065602 (2008).J. P. F. Lagerwall, G. Scalia, Curr. Appl. Phys., 12, 1387–1412 (2012).J. P. F. Lagerwall, G. Scalia, Curr. Appl. Phys., 12, 1387–1412 (2012).M. Gao, K. Li, Y. Yan, S. Xin, H. Dai, G. Zhu, C. Wang, J. Mol. Struct., 1228, 129471 (2021).M. Gao, K. Li, Y. Yan, S. Xin, H. Dai, G. Zhu, C. Wang, J. Mol. Struct., 1228, 129471 (2021).R. A. Gharde, M. S. Pradhan, S. A. Mani, J. R. Amare, Int. J. Chem. Phys. Sci., 3, 78–82 (2004).R. A. Gharde, M. S. Pradhan, S. A. Mani, J. R. Amare, Int. J. Chem. Phys. Sci., 3, 78–82 (2004).P. P. Chandel, V. Singhmm, R. Manohar, Trans. Electr. Electron., 17, No. 2, 69–78 (2016).P. P. Chandel, V. Singhmm, R. Manohar, Trans. Electr. Electron., 17, No. 2, 69–78 (2016).Y. A. Garbovskiy, A. V. Glushchenko, Phys. Solid State, 62, 1–74 (2010).Y. A. Garbovskiy, A. V. Glushchenko, Phys. Solid State, 62, 1–74 (2010).J. P. F. Lagerwall, G. Scalia, Liq. Cryst. Touday, 26, No. 4, 126–127 (2017).J. P. F. Lagerwall, G. Scalia, Liq. Cryst. Touday, 26, No. 4, 126–127 (2017).A. Naveen, M. Venkateswarlu, M. V. V. K. Srinivas Prasad, N. Chandana, K. Venkateswara Rao, G. Chandana, Y. Ramakrishna, G. Giridhar, Biointerf. Res. Appl. Chem., 14, No. 3, 65(1–11) (2024).A. Naveen, M. Venkateswarlu, M. V. V. K. Srinivas Prasad, N. Chandana, K. Venkateswara Rao, G. Chandana, Y. Ramakrishna, G. Giridhar, Biointerf. Res. Appl. Chem., 14, No. 3, 65(1–11) (2024).V. N. Vijayakumar, S. S. Chakravarty, S. Sundaram, T. Chitravel, V. Balasubramanian, R. Sukanya, A. Tharani, J. Mol. Struct., 1316, No. 15, 138819 (2024).V. N. Vijayakumar, S. S. Chakravarty, S. Sundaram, T. Chitravel, V. Balasubramanian, R. Sukanya, A. Tharani, J. Mol. Struct., 1316, No. 15, 138819 (2024).J. C. Nie, J. Y. Yang, P. Piao, H. Li, Y. Sun, Q. M. Xue, C. M. Xiong, R. F. Dou, Q. Y. Tu, Appl. Phys. Lett., 93, No. 17, 173104 (2008).J. C. Nie, J. Y. Yang, P. Piao, H. Li, Y. Sun, Q. M. Xue, C. M. Xiong, R. F. Dou, Q. Y. Tu, Appl. Phys. Lett., 93, No. 17, 173104 (2008).B. D. Viezbicke, S. Patel, B. E. Davis, D. P. Birnie, Phys. Status Solidi B, 252, No. 8, 1700–1710 (2015).B. D. Viezbicke, S. Patel, B. E. Davis, D. P. Birnie, Phys. Status Solidi B, 252, No. 8, 1700–1710 (2015).H. S. Liu, H. S. Chin, S. W. Yung, Mater. Chem. Phys., 50, No. 1, 1–10 (1997).H. S. Liu, H. S. Chin, S. W. Yung, Mater. Chem. Phys., 50, No. 1, 1–10 (1997).M. Shwetha, B. Eraiah, J. Non-Cryst. Solids, 555, 1206221 (2021).M. Shwetha, B. Eraiah, J. Non-Cryst. Solids, 555, 1206221 (2021).S. Debnath, S.K. Saxena, V. Nagabhatla, Catal. Commun., 84, 129–133 (2016).S. Debnath, S.K. Saxena, V. Nagabhatla, Catal. Commun., 84, 129–133 (2016).K. Sankarranarayanan, C. Kavitha, M. L. N. Madhu Mohan, Optik, 143, 42–58 (2017).K. Sankarranarayanan, C. Kavitha, M. L. N. Madhu Mohan, Optik, 143, 42–58 (2017).T. Kato, P. G. Wilson, A. Fujishima, J. M. J. Fréchet, Chem. Lett., 19, No. 11, 2003–2006 (1990).T. Kato, P. G. Wilson, A. Fujishima, J. M. J. Fréchet, Chem. Lett., 19, No. 11, 2003–2006 (1990).V. Balasubramanian, V. N. Vijayakumar, T. Vasanthi, Braz. J. Phys., 53, No. 2, 36–50 (2023).V. Balasubramanian, V. N. Vijayakumar, T. Vasanthi, Braz. J. Phys., 53, No. 2, 36–50 (2023).J. Reins, E. H. Korte, A. Röseler, Appl. Phys. A, 234, No. 1-2, 486–490 (1993).J. Reins, E. H. Korte, A. Röseler, Appl. Phys. A, 234, No. 1-2, 486–490 (1993).N. Pankaj Kumar, K. K. Raina, Opt. Mater., 34, No. 11, 1878–1884 (2012).N. Pankaj Kumar, K. K. Raina, Opt. Mater., 34, No. 11, 1878–1884 (2012).S. Delice, M. Isik, N. M. Gasanly, N. H. Darvishov, V. E. Bagiev, Optik, 262, 169356 (2022).S. Delice, M. Isik, N. M. Gasanly, N. H. Darvishov, V. E. Bagiev, Optik, 262, 169356 (2022).Y. K. Chang, P. C. Wu, W. Lee, J. Mol. Liq., 405, No. 15, 125084 (2024).Y. K. Chang, P. C. Wu, W. Lee, J. Mol. Liq., 405, No. 15, 125084 (2024).G. Chauhan, P. Malik, A. Deep, J. Mol. Liq., 376, No. 15, 121406 (2023).G. Chauhan, P. Malik, A. Deep, J. Mol. Liq., 376, No. 15, 121406 (2023).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.