Структурные, оптические и фотолюминесцентные исследования жидкокристаллических соединений р(-п-децилокси)бензойной кислоты с дисперсными наночастицами ZnO

Исследованы структурные, оптические и фотолюминесцентные свойства жидкокристаллических (ЖК) соединений п(-н-децилокси)бензойной кислоты (10ОБК) с 1 мас.% дисперсных наночастиц (НЧ) ZnO. Образцы охарактеризованы методами рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), поляризационной оптической микроскопии (ПOM), дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), УФ-видимой спектроскопии и фотолюминесценции (ФЛ). По данным рентгеноструктурного анализа, дифракционные пики при 36.2, 42.5, 61.3 и 73.2° хорошо разрешены, что указывает на присутствие НЧ ZnO размером 65 нм. СЭМ-исследования выявили равномерную дисперсию и наличие в образцах НЧ ZnO. С помощью ПОМ при пониженной температуре наблюдались текстурные изображения различных фаз (нематической, смектической)  ЖК-соединений 10ОБК (чистого и с 1 мас.% дисперсных НЧ ZnO). По термограммам ДСК оценены температуры фазовых переходов и соответствующие значения энтальпии. Ширина запрещенной зоны уменьшается для ЖК 10ОБК + 1 мас.% НЧ ZnO и составляет 3.25 эВ по сравнению с 4.25 эВ для чистого ЖК 10ОБК. Исследования ФЛ показали наличие максимума при 616 нм из-за точечных дефектов в запрещенной зоне, таких как вакансии и междоузлия, известных как эмиссия с глубоких уровней.

1. E. B. Priestly, P. J. Wojtowicz, P. Sheng, Introduction to Liquid Crystals, N. J. Princeton, RCA Laboratories (1974).

2. H. Eskalen, S. Ozan, U. Alver, S. Kerl, Acta Phys. Pol. A, 127, No. 3, 756–761 (2015).

3. D. A. Dummur, M. R. Manterfield, W. H. Miller, J. K. Dunleavy, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 45, No. 1, 127–134 (1978).

4. N. J. Mottram, C. M. Care, D. J. Cleaver, Phys. Rev., 74, 041703 (2006).

5. G. K. Auernhammer, J. B. Zhao, D. Ullrich Vollmer, Eur. Phys. J. E, 30, 387–394 (2009).

6. D. Sikharulidze, Appl. Phys. Lett., 86, 033507 (2005).

7. 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). 316-8

8. P. Martinot-Lagarde, G. Durand, J. Phys., 42, 269–275 (1981).

9. J. C. Nie, J. Y. Yang, Y. Piao, H. Li, Y. Sun, Q. M. Xue, C. M. Xiong, R. F. Dou, Q. Y. Tu, Appl. Phys. Lett., 93, 173104 (2008).

10. X. D. Li, T. P. Chen, P. Liu, Y. Liu, K. C. Leong, Opt. Express, 21, 14131–14138 (2013).

11. A. L. Schoenhalz, J. T. Arantes, A. Fazzio, G. M. Dalpian, J. Phys. Chem. C, 114, 18293–18297 (2010).

12. M. Rahmanand, W. J. Lee, Phys. D: Appl. Phys., 42, 063001 (2009).

13. A. K. Misra, A. K. Srivastava, J. P. Shukla, R. Manohar, Phys. Scr., 78, 065602 (2008).

14. A. I. Allagulov, S. A. Pikin, V. G. Chigrinov, Liq. Cryst., 5, 1099–1105 (1989).

15. M. Zennyoji, J. Yokoyama, Y. Takanishi, K. Ishikawa, H. Takezoe, K. Itoh, Jpn. J. Appl. Phys., 37, 6071–6076 (1998).

16. S. T. Lagerwall, Ferroelectric and Anti-Ferroelectric Liquid Crystals, Wilhelm, Wiley-VCH, 200 (1999).

17. P. C. Wu, S. Y. Yang, W. Lee, J. Mol. Liq., 218, 150–155 (2016).

18. S. Tomylko, O. Yaroshchuk, O. Kovalchuk, U. Maschke, R. Yamaguchi, Ukr. J. Phys., 5, 239–243 (2012).

19. U. B. Singh, R. Dhar, R. Dabrowski, M. B. Pandey, Liq. Cryst., 41, 953–959 (2014).

20. U. B. Singh, R. Dhar, R. Dabrowski, M. B. Pandey, Liq. Cryst., 40, 774–782 (2013).

21. V. E. Henrich, P. A. Cox, The Surface Science of Metal Oxides, Cambridge University Press, Cambridge (1994).

22. H. Cao, J. Y. Xu, D. Z. Zhang, S. H. Chang, S. T. Ho, E. W. Seelig, X. Liu, R. P. H. Chang, Phys. Rev. Lett., 84, 5584–5587 (2000).

23. Y. Yu, L. Y. Zhang, J. Wang, Z. Yang, M. C. Long, N. T. Hu, Y. F. Zhang, Nanoscale Res. Lett., 7, 347–351 (2012).

24. S. K. Gupta, A. Joshi, M. Kaur, J. Chem. Sci., 122, 57–62 (2010).

25. Z. Fan, J. G. Lu, IEEE, 2, 834–836 (2005).

26. Z. Fan, J. G. Lu, IEEE Trans. Nanotech., 5, 293–303 (2006).

27. Z. Zhao, W. Lei, X. Zhang, B. Wang, H. Jian, Sensors, 10, 1216–1231 (2010).

28. S. Rihana Banu, C. M. Subhan, R. Dinesh, K. Fakruddin, J. Mol. Cryst. Liq. Cryst., 665, 238–247 (2018).

29. R. K. N. R. Manepalli, G. Giridhar, P. Pardhasaradhi, Mater. Today Proc., 15, 2666–2676 (2018).

30. A. Sharma, P. Malik, R. Dhar, P. Kumar, Bull. Mater. Sci., 42, 206–215 (2019).

31. A. V. Dijken, E. Meulenkamp, D. Vanmaekelbergh, A. Meijerink, J. Phys. Chem. B, 104, 1715–1723 (2000).

32. N. F. Mott, E. A. Davis, Electronic Processes in Non-Crystalline Materials, 2th ed., Clarendon Press, Oxford (1979).

33. G. Yadav, M. Kumar, A. Srivastava, R. Manohar, Chin. J. Phys., 57, 82–89 (2019).

34. S. A. Kadinskaya, V. M. Kondratev et al., Nanomaterials, 13, No. 1, 58 (2023).

35. F. Oba, S. R. Nishitani, S. Isotani, H. Adachi, I. Tanaka, J. Appl. Phys., 90, No. 2, 824–828 (2001).

36. V. Kumar, N. Singh, A. Kapoor, O. M. Ntwaeaborwa, H. C. Swart, J. Col. Interf. Sci., 428, 8–15 (2014).

37. T. Akilan, N. Srinivasan, R. Saravanan, Mater. Sci. Semicond. Proc., 30, 381–387 (2015).