Влияние наночастиц, легированных диспрозием, на структурные, термические и оптические свойства жидкокристаллической p-(n-гептилокси)бензойной кислоты

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.

1. H. K. Bisoyi, S. Kumar, Chem. Soc. Rev., 40, 306–319 (2011).

2. S. Gauza, C. H. Wen, S. T. Wu, N. Janarthanan, C. S. Hsu, J. Appl. Phys., 43, 7634–7638 (2004).

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

4. 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).

5. A. K. Misra, A. K. Srivastava, J. P. Shukla, R. Manohar, Phys. Scr., 78, No. 6, 065602 (2008).

6. J. P. F. Lagerwall, G. Scalia, Curr. Appl. Phys., 12, 1387–1412 (2012).

7. M. Gao, K. Li, Y. Yan, S. Xin, H. Dai, G. Zhu, C. Wang, J. Mol. Struct., 1228, 129471 (2021).

8. R. A. Gharde, M. S. Pradhan, S. A. Mani, J. R. Amare, Int. J. Chem. Phys. Sci., 3, 78–82 (2004).

9. P. P. Chandel, V. Singhmm, R. Manohar, Trans. Electr. Electron., 17, No. 2, 69–78 (2016).

10. Y. A. Garbovskiy, A. V. Glushchenko, Phys. Solid State, 62, 1–74 (2010).

11. J. P. F. Lagerwall, G. Scalia, Liq. Cryst. Touday, 26, No. 4, 126–127 (2017).

12. 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).

13. V. N. Vijayakumar, S. S. Chakravarty, S. Sundaram, T. Chitravel, V. Balasubramanian, R. Sukanya, A. Tharani, J. Mol. Struct., 1316, No. 15, 138819 (2024).

14. 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).

15. B. D. Viezbicke, S. Patel, B. E. Davis, D. P. Birnie, Phys. Status Solidi B, 252, No. 8, 1700–1710 (2015).

16. H. S. Liu, H. S. Chin, S. W. Yung, Mater. Chem. Phys., 50, No. 1, 1–10 (1997).

17. M. Shwetha, B. Eraiah, J. Non-Cryst. Solids, 555, 1206221 (2021).

18. S. Debnath, S.K. Saxena, V. Nagabhatla, Catal. Commun., 84, 129–133 (2016).

19. K. Sankarranarayanan, C. Kavitha, M. L. N. Madhu Mohan, Optik, 143, 42–58 (2017).

20. T. Kato, P. G. Wilson, A. Fujishima, J. M. J. Fréchet, Chem. Lett., 19, No. 11, 2003–2006 (1990).

21. V. Balasubramanian, V. N. Vijayakumar, T. Vasanthi, Braz. J. Phys., 53, No. 2, 36–50 (2023).

22. J. Reins, E. H. Korte, A. Röseler, Appl. Phys. A, 234, No. 1-2, 486–490 (1993).

23. N. Pankaj Kumar, K. K. Raina, Opt. Mater., 34, No. 11, 1878–1884 (2012).

24. S. Delice, M. Isik, N. M. Gasanly, N. H. Darvishov, V. E. Bagiev, Optik, 262, 169356 (2022).

25. Y. K. Chang, P. C. Wu, W. Lee, J. Mol. Liq., 405, No. 15, 125084 (2024).

26. G. Chauhan, P. Malik, A. Deep, J. Mol. Liq., 376, No. 15, 121406 (2023).