ДОБРУН ЛА

1.

Цикл экспериментальных работ
«Диэлектрические и оптические свойства
жидкокристаллических парамагнитных комплексов
лантаноидов».
Добрун Лилия Александровна
старший преподаватель
каф. Молекулярной биофизики и физики полимеров

2.

Объекты исследования: жидкокристаллические комплексы лантаноидов
C3H7
C3H7
Ln ион комплексообразователь из ряда
лантаноидов
C5H11
o o
C5H11
o
o
Ln
N
CH3
N
валентность +3
координационное число 8
o
o
C5H11
C17H35
Лигандное окружение:
основания Льюиса и -дикетоны
C3H7
ЛАНТАНИДОМЕЗОГЕНЫ
новый класс парамагнитных
термотропных жидких кристаллов
синтезированы
в Казанском Национальном
Исследовательском Техногогическом
Университете, научной группой
проф. Ю.Г. Галяметдинова

3.

Лантанидомезогены обладают уникальным сочетанием физических свойств:
• Наибольшая эффективность люминесценции среди металломезогенов
• Устойчивая нематическая жидкокристаллическая фаза в широком
температурном интервале
• Рекордно большая магнитная анизотропия по сравнению с
органическими жидкими кристаллами
Перспективны для практического использования
• В качестве компонентов устройств с регулируемой электрическими и
магнитными полями поляризацией излучения
• Возможность менять цвет излучения за счет замены ионов
Eu-красный Tb-зеленый Tm-голубой Dy-желтый Sm-оранжевый
что позволяет добиться комбинированием любого цвета излучения в том
числе и белого.

4.

Исследования физических свойств лантанидомезогенов
проводятся в следующих лабораториях:
Спектры люминесценции, квантово-механические расчеты, возможность внедрения в
полимерную матрицу
Казанский Национальный Исследовательский Технологический Университет,
группа проф. Ю.Г. Галяметдинова
Исследование магнитных свойств методом Фарадея
Technical University Darmstadt , Дармштадт, Германия.
группа проф. W. Haase
Исследование спектров люминесценции методом кругового магнитного
дихроизма University of Leuven Лювен, Бельгия. группа проф. K.Binnemans
В представляемом цикле работ впервые исследованы
диэлектрические характеристики для нескольких
представителей данного класса веществ
и оптическая анизотропия для двух рядов лантаноидов при
последовательной замене иона-комплексообразователя

5.

Особенности ориентации парамагнитных жидкокристаллических
комплексов магнитным полем в измерительной ячейке
Положительная магнитная анизотропия
Δ >0 64Gd
Отрицательная магнитная анизотропия
Δ <0 65Tb 70Yb
• Взаимная ориентация магнитного и электрических полей
• Определение истинного значения компоненты диэлектрической
проницаемости при Δ <0
• Определение знака магнитной анизотропии с использованием
электрооптических эффектов

6.

Диэлектрическая анизотропия и релаксационные параметры
• Для всех исследованных веществ Δ = - <0
8
7
• Дисперсия в радиочастотной области 104-106 Гц
II
6
• Области дисперсии обеих компонент совпадают
5
• Молекулярный механизм диэлектрической
nor
4
3
поляризации - вращение вокруг длинной оси
2
7
3
4
lg(f)
5
6
7
Экспериментальные точки описываются
вещественной частью соотношения Коул-Коула
*
o nor
6
o 5
o is
o||
4
N
3
100
120
I
140
o
T, C
160
0 1
B
1 (i 2 f 1 )1
fN
1
• Температурные зав. квазистатических значений o
• Величины Δ Yb -0.5 Tb -1.7 Gd -1.9
• Времена диэлектрической релаксации τ
• Энергии активации 80-100 кДж
(из соотношения Аррениуса)
• Дипольные моменты 4-6Д (по формуле Онзагера)

7.

Оптическая анизотропия
Два ряда различающиеся лигандным окружением
с последовательно изменяющимися ионамикомплексообразователями
Eu, Gd, Tb,Dy
Метод призмы
Оптическая анизотропия n=no-ne
ne
no
0.05-0.08 на порядок меньше
оптической анизотропии органических
жидких кристаллов 0,1-0,4
nis
Возможно создание оптических сред
высокой прозрачности

8.

Влияние иона-комплексообразователя и химической структуры
лиганда на величину оптической анизотропии
n
0,10
1
0,08
2
0,06
0,04
• Вариация комплексообразователя в изменяет n
в среднем на 17%
• Замена -С17Н35 на -СН3 в лиганде приводит к
увеличению n на 28%
0,02
Eu Gd Tb Dy
0
• Обнаружена четно-нечетная альтернация
оптической анизотропии при последовательном
увеличении зарядового числа
63
64
65
Z
66

9.

Изменение структуры координационного центра

10.

• Работа выполнена на оригинальных экспериментальных установках
• При поддержке гранта СПБГУ № 11.161.37.2014
• Опубликовано 8 работ в ведущих российских научных журналах