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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.43.2004.tde-20082004-164756
Document
Author
Full name
Ivan Helmuth Bechtold
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2004
Supervisor
Committee
Oliveira, Elisabeth Andreoli de (President)
Figueiredo, Wagner
Giacometti, José Alberto
Itri, Rosangela
Santos, Antonio Domingues dos
Title in Portuguese
"Efeitos de superfície e de confinamento na ordem orientacional de cristais líquidos"
Keywords in Portuguese
Cristais Líquidos
Ordem Orientacional
Polímeros
Propriedades de Confinamento
Tratamento de Superfícies
Abstract in Portuguese
Neste trabalho investigamos os efeitos de superfícies de contorno e de confinamento na ordem orientacional de cristais líquidos, onde utilizamos cristais líquidos termotrópicos e liotrópicos. A importância deste estudo deve-se à aspectos tanto de interesse tecnológico (formas de alinhamento) como de pesquisa básica. Com relação aos cristais líquidos termotrópicos, determinamos que cargas eletrostáticas superficiais induzidas por esfregamento influenciam as propriedades orientacionais do cristal líquido, essas cargas foram medidas com a técnica de microscopia de força eletrostática (EFM). Estudamos novas formas de alinhamento ao tratar a superfície com polímeros fotosensíveis, onde foi possível introduzir uma competição entre dois potenciais superficiais de alinhamento (grades de relevo e fotoalinhamento) e geramos padrões microtexturizados com diferentes direções de alinhamento, o que pode ser aplicado na elaboração de dispositivos biestáveis. Em ambos os casos, uma forma de alinhamento local pode ser obtida com o uso de um microscópio óptico de campo próximo (SNOM). Com o uso de um surfactante (OTE) produzimos um perfil periódico de alinhamento homeotrópico e planar para tentar observar estados orientacionais esperados teoricamente, além de propor novos tratamentos superficiais. As análises topográficas foram feitas com medidas de microscopia de força atômica (AFM) e as análises de textura do cristal líquido com um microscópio óptico de luz polarizada. O efeito do confinamento de uma amostra de cristal líquido liotrópico foi investigado através do comportamento dinâmico induzido por campos magnéticos externos, dando evidências de uma transição de fase induzida apenas pelo confinamento da amostra. A ocorrência desta transição de fase foi confirmada através de medidas diretas com o uso de técnicas ópticas não-lineares, como a geração de segundo harmônico e Varredura-Z.
Title in English
Surface and confinement effects on the orientational order of liquid crystals
Keywords in English
Anchoring Properties
Liquid Crystals
Orientational Order
Polymers
Surface Treatments
Abstract in English
In this work we investigated the boundary surface and confinement effects on the orientational order of liquid crystals, where we used thermotropic and lyotropic liquid crystals. The importance of these studies refers to technological and fundamental research aspects. Regarding to the thermotropic liquid crystals, we determined that the electrostatic charges induced by rubbing of polymeric surfaces influence the liquid crystal orientational properties, these charges were measured with the electrostatic force microscopy technique (EFM). We studied new liquid crystal aligning forms with photosensitive polymers, where it was possible to impose a competition between two surface aligning potentials (surface relief gratings and photoalingment) and we created microtextured patterns of diferent alignment directions, which favors the use in bistable devices. In both cases, a local treatment can be achieved with a scaning near-field optical microscope (SNOM). With a surfactant (OTE) we produced periodic patterns of homeotropic and planar states to investigate the possibility of new orientational states induced to the liquid crystal, which are expected theoretically. The topographic analysis were done by atomic force microscopy (AFM) measurements and the liquid crystal texture was investigated with a polarized microscope. The confinement effect on a lyotropic liquid cristal was investigated according to theoretical approches of the dynamical behavior induced by external magnetic fields, giving evidences of a phase transition induced only due to the sample confinement. This phase transition was confirmed with direct measurements of the transition by using nonlinear optical techniques, as second harmonic generation and Z-scan.
 
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tese.pdf (1.56 Mbytes)
Publishing Date
2004-08-30
 
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