مطالعه تاثیر نانو ذرات مغناطیسی و غیر مغناطیسی بروی بهبود خواص ترمودینامیکی و الکتریکی بلورهای مایع قابل استفاده بعنوان صفحات نمایشگر

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در مطالعه حاضر 1% درصد وزنی از نانو ذرات TiO2 و Fe3O4 به عنوان عامل آلائیده به مخلوط یوتیکتیک بلور مایع 55% درصد وزنی پنتیل سیانو بی فنیل 5CB و 45% درصد وزنی هپتیل سیانو بی فنیل 7CB یا E5CN7 اضافه شد و انتقال فاز ترکیب مذکور با استفاده از روش گرما سنجی تفاضلی DSC مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دمای انتقال فاز نماتیک به مایع به اندازه 04/1 و 41/1 به ترتیب برای نانو ذرات TiO2 و Fe3O4 کاهش پیدا کرده است. بمنظور درک بهتر و عوامل موثر بروی جابجایی انتقال فاز نماتیک از نظریه نیروی میدان میانگین بهره گرفته شده تا عوامل موثر بروی جابجایی دمای انتقال فاز محاسبه گردد. نتایج نظریه بدست آمده همخوانی خوبی با نتایج تجربی حاصل شده از روش DSC دارد. در بخش دوم رفتار الکتریکی بلور مایع E5CN7 در حضور نانو ذرات مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان می داد که مقدار تحرک یونی و نفوذ بلورمایع در حضور نانو ذرات بویژه اکسید آهن بدلیل خاصیت مغناطیسی بالاتر بسیار کاهش پیدا کرده است. مقدار مقاومت نیز کاهش پیدا کرده و رسانایی بیشتر شده است. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The study of magnetic and non-magnetic nanoparticles to improve thermodynamic and electrical properties of liquid crystals are able liquid crystal displays

نویسندگان [English]

  • soheila javadian
  • nima dalir
چکیده [English]

In this present study, was investigated the phase transition of pentylcyanobiphenyl (5CB) 55% and heptylcyanobipheny (7CB) 45% (E5CN7) doped with 1% TiO2 and Fe3O4 by using Differential Scanning Calorimetry (DSC). The Nematic-Isotropic (N-I) phase transition temperature shifted to lower temperature 1.04 and 1.41 K for TiO2 and Fe3O4 respectively. For the understanding of effective parameter on the N-I phase transition temperature was used mean field theory. Was observed good agreement between theoretical and experimental resulted. In the second was studied of electrical behavior of   E5CN7 in present both of NPs, the results shows value of diffusion and ion mobility reduce in present of NPs (specially of Fe3O4). Also the resistance is reduce and conductivity increases.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • liquid crystal
  • Nanoparticles
  • TiO2
  • Fe3O4
  • phase transition
  • interaction and electrical properties
[1] B.S. Andereck, B.R. Patton, Anisotropic renormalization of thermodynamic quantities above the nematic–smectic-A phase transition, Physical Review E, 49 (1994) 1393.
[2] P. De Gennes, Prost. The Physics of Liquid Crystals, Oxford: Clarendon Press, 1993.
[3] L.M. Blinov, Structure and properties of liquid crystals, Springer Science & Business Media2010.
[4] P. Bak, How nature works: the science of self-organized criticality, Nature, 383 (1996) 772.
[5] R. Chang, P. Keyes, J. Sengers, C. Alley, Dynamics of concentration fluctuations near the critical mixing point of a binary fluid, Physical Review Letters, 27 (1971) 1706.
[6] J.J. Amaral, J. Wan, A.L. Rodarte, C. Ferri, M.T. Quint, R.J. Pandolfi, M. Scheibner, L.S. Hirst, S. Ghosh, Magnetic field induced quantum dot brightening in liquid crystal synergized magnetic and semiconducting nanoparticle composite assemblies, Soft matter, 11 (2015) 255.
[7] T. Hegmann, H. Qi, V.M. Marx, Nanoparticles in liquid crystals: synthesis, self-assembly, defect formation and potential applications, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, 17 (2007) 483.
[8] O. Stamatoiu, J. Mirzaei, X. Feng, T. Hegmann, Nanoparticles in liquid crystals and liquid crystalline nanoparticles,  Liquid Crystals, Springer2011, pp. 331.
[9] J. Mirzaei, M. Reznikov, T. Hegmann, Quantum dots as liquid crystal dopants, Journal of Materials Chemistry, 22 (2012) 22350.
[10] S. Umadevi, X. Feng, T. Hegmann, Bent-core and nematic liquid crystal functionalized gold nanorods, Ferroelectrics, 431 (2012) 164.
[11] V. Ponevchinsky, A. Goncharuk, V. Vasil’ev, N. Lebovka, M. Soskin, Cluster self-organization of nanotubes in a nematic phase: The percolation behavior and appearance of optical singularities, JETP letters, 91 (2010) 241.
[12] L.-J. Chen, J.-D. Lin, C.-R. Lee, An optically stable and tunable quantum dot nanocrystal-embedded cholesteric liquid crystal composite laser, Journal of Materials Chemistry C, 2 (2014) 4388.
[13] U. Singh, R. Dhar, R. Dabrowski, M. Pandey, Enhanced electro-optical properties of a nematic liquid crystals in presence of BaTiO3 nanoparticles, Liquid Crystals, 41 (2014) 953.
[14] F. Al-Hazmi, A.A. Al-Ghamdi, N. Al-Senany, F. Alnowaiser, F. Yakuphanoglu, Dielectric anisotropy properties of nanostructure metal oxide semiconductor and 4-4′-n-pentylcyanobiphenyl based on nano-nematic composite systems, Journal of Molecular Liquids, 190 (2014) 169.
[15] H. Walton, Influence of TiO2 Nanoparticle Doping on the Splay and Bend Elastic Constants of the Nematic Liquid Crystal 4′-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbononitrile, CCN47, Molecular Crystals and Liquid Crystals, 574 (2013) 60.
[16] S.P. Yadav, R. Manohar, S. Singh, Effect of TiO2 nanoparticles dispersion on ionic behaviour in nematic liquid crystal, Liquid Crystals, 42 (2015) 1095.
[17] S. Javadian, N. Dalir, A.G. Gilani, J. Kakemam, A. Yousefi, A new approach to study interaction parameters in cyanobiphenyl liquid crystal binary systems, The Journal of Chemical Thermodynamics, 80 (2015) 22.
[18] M.V. Gorkunov, M.A. Osipov, Mean-field theory of a nematic liquid crystal doped with anisotropic nanoparticles, Soft Matter, 7 (2011) 4348.
[19] A. Sawada, Y. Nakazono, K. Tarumi, S. Naemura, Complex dielectric constant of liquid crystal materials containing ionic impurities in low frequency region, Molecular Crystals and Liquid Crystals, 318 (1998) 225.
[20] Y. Lin, R. Douali, F. Dubois, A. Segovia-Mera, A. Daoudi, On the phase transitions of 8CB/Sn2P2S6 liquid crystal nanocolloids, The European Physical Journal E, 38 (2015) 1.
[21] L.M. Lopatina, J.V. Selinger, Maier-Saupe-type theory of ferroelectric nanoparticles in nematic liquid crystals, Physical Review E, 84 (2011) 041703.
[22] L.M. Lopatina, J.V. Selinger, Theory of ferroelectric nanoparticles in nematic liquid crystals, Physical review letters, 102 (2009) 197802.
[23] N. Dalir, S. Javadian, A.G. Gilani, The ferroelectricity effect of nanoparticles on thermodynamics and electro-optics of novel cyanobiphenyl eutectic binary mixture liquid crystals, Journal of Molecular Liquids, 209 (2015) 336.
[24] B. Belyaev, N. Drokin, Impedance spectroscopy investigation of electrophysical characteristics of the electrode-liquid crystal interface, Physics of the Solid State, 57 (2015) 181.
]25[ بقایری، مهدی; ملکی، بهروز; فرهادی، سمانه، دانشگاه سمنان، مجله اندیشه علوم، شماره 38 (1395)، 101.