Большую часть времени сотрудники лаборатории химических превращений полимеров химфака МГУ посвящают фундаментальным исследованиям. Однако это не мешает им разрабатывать новые принципы создания материалов для записи и хранения информации, предлагать новые идеи, как с помощью жидких кристаллов и полимеров удешевить и упростить ЖК-дисплеи, как усовершенствовать защиту от подделки ценных бумаг или создать индикатор вредных металлов. Бобровский Алексей Юрьевич — старший научный сотрудник лаборатории химических превращений полимеров химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, доцент, кандидат химических наук 
Алексей Бобровский: Я люблю эксперимент. Для меня самый интересный и важный результат — то, что я сделал своими руками. И мне кажется, что у меня получается делать так, как я хочу Вещества, способные быстро отображать и передавать информацию, потребляя при этом минимум энергии, оказались чрезвычайно востребованными в 60-е годы прошлого столетия, когда активно развивалась микроэлектроника. Двойственный характер удивительных молекул, анизотропия свойств и высокая молекулярная подвижность, позволил управлять внешним электрическим полем, породив настоящий жидкокристаллический бум. Его главным результатом стало создание быстродействующего и экономичного ЖК-индикатора — основного элемента современных компьютерных дисплеев, плоских экранов телевизоров, всевозможных технических и бытовых приборов, калькуляторов, часов и т.д. Однако, несмотря на уже более чем столетнюю историю жидких кристаллов, их свойства и практический потенциал оставляют большой простор для исследований. Например, уже привычный для нас жидкокристаллический дисплей — довольно сложная конструкция; он состоит из более десятка различных слоёв, выполняющих разные функции, что делает изготовление прибора сложным и дорогим. Естественно, что интересно было бы упростить и удешевить этот процесс. Именно этим, наряду с другими задачами, занимаются в лаборатории химических превращений полимеров химфака МГУ. — Самая простая жидкокристаллическая фаза, нематическая, состоит из вытянутых молекул, ориентированных вдоль определенного направления. Самая простая аналогия — спички, хаотично помещенные в просторной коробке: если коробку потрясти, спички сами уложатся в одну сторону, параллельно друг другу, — объясняет старший научный сотрудник этой лаборатории Алексей Бобровский. — Именно такая фаза используется во всех ЖК-дисплеях. Есть более сложные фазы, в которых ориентированные молекулы определённым образом упаковываются в слои или закручиваются в спираль. Я сейчас изучаю именно такие спиральные структуры, так называемую холестерическую мезофазу: локально в ней реализуется ориентационный порядок молекул, однако на расстояниях, сопоставимых с длиной волны света, есть определённая периодичность всей структуры. Она возникает за счет спиральной закрутки молекул. Это придаёт системе очень интересные оптические свойства. Если ввести в систему молекулы, поглощающие свет, то, воздействуя на неё ультрафиолетом, можно менять структуру, геометрию молекул, что в свою очередь ведёт к изменению шага спирали, то есть к сдвигу длины волны селективного отражения. Что это может дать в случае таких полимеров, образующих холестерическую мезофазу? Во-первых, это новый, необычный способ записи «цветной» оптической информации. Дело в том, что, в отличие от низкомолекулярных жидких кристаллов, ЖК-полимеры при комнатной температуре чаще всего находятся в стеклообразном состоянии. Изменив при высоких температурах (80—120 градусов) шаг спирали под действием света и охладив пленку до комнатной температуры, можно зафиксировать полученное изображение на долгие годы. Жидкими кристаллами называют вещества, способные в определённом температурном интервале выше точки плавления сочетать одновременно свойства жидкостей (текучесть, способность к образованию капель) и свойства кристаллических тел — анизотропию (неодинаковость количественных характеристик физических свойств — оптических, электрических, механических — по различным направлениям). Со времени открытия жидких кристаллов прошло более ста лет. Впервые их обнаружил в 1888 году австрийский ботаник Фридрих Рейнитцер. Жидкокристаллические полимеры — высокомолекулярные соединения, способные при определённых условиях (температуре, давлении, концентрации в растворе) переходить в ЖК состояние. Такое состояние позволяет создавать новые типы конструкционных и функциональных полимерных материалов, сочетающих уникальные свойства низкомолекулярных жидких кристаллов и высокомолекулярных соединений. Кроме того, известно, что в любом дисплее есть специальный слой, состоящий из трёх цветных пикселей (синего, зелёного и красного), за счёт чего, собственно, и формируется изображение. Так вот эта процедура — получение цветной пиксельной матрицы — довольно сложная, многостадийная. Мы предложили подход к упрощению этого процесса: получать синие, зелёные и красные пиксели в одну стадию, облучая пленку полимера через специальную маску. Если свести к минимуму количество оптических слоёв в дисплее, то это сильно удешевит его.
|
