Группой учёных ФИАН открыт квадратичный электрооптический эффект в спиральных наноструктурах жидкокристаллических сегнетоэлектриков, созданных этой же группой. По мнению специалистов, такие сегнетоэлектрики являются весьма перспективным материалом для современной электроники.

Электрооптические материалы (ЭМ) – это органические или неорганические диэлектрики, обладающие электрооптическим эффектом. Это означает, что показатель преломления (или двулучепреломления) таких материалов зависит от приложенного напряжения, причём чаще всего эти зависимости бывают линейными или квадратичными.

Соответственно, электрооптические эффекты подразделяются на линейные и квадратичные.

До недавнего времени линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса) наблюдался только в твёрдых кристаллах, не имеющих центра симметрии, то есть в сегнетоэлектриках, например, в ниобате лития и танталате лития, в кристаллических солях группы дигидрофосфата калия КН₂РО₄, и группы перовскитов (титанат бария BaTiO₃ и твердые растворы на его основе).

Квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра) характерен для кристаллов, имеющих центр симметрии, а также для изотропных жидкостей (таких, как нитробензол или сероуглерод).

Группой сотрудников Отделения квантовой радиофизики ФИАН во главе с доктором физико-математических наук Евгением Пожидаевым открыт квадратичный электрооптический эффект в спиральных наноструктурах жидкокристаллических сегнетоэлектриков (СНЖС), разработанных и созданных этой же группой.

Эффект характеризуется наличием электроуправляемой квадратичной по электрическому полю двуосной оптической анизотропии и представляет собой нетривиальный и пока что единственный пример возможности формирования Керр-подобного электрооптического отклика в наноструктурированных диэлектрических средах без центра симметрии.

Коэффициент Керра СНЖС на 2 порядка выше, а управляющее напряжение на 2 порядка ниже, чем у нитробензола – самого распространённого ЭМ с квадратичным эффектом.

В своём комментарии Евгений Пожидаев отметил:

«Уже сегодня СНЖС можно рассматривать как один из перспективных электрооптических материалов для энергосберегающих полноцветных дисплеев нового поколения. Это обусловлено тем, что характерное время срабатывания СНЖС – десятки микросекунд при управляющих напряжениях в единицы вольт, электрооптический отклик не чувствителен к знаку приложенного напряжения, а при определённых условиях в электрооптическом отклике СНЖС не наблюдается гистерезис, что крайне важно для дисплеев и совершенно необычно для сегнетоэлектриков».

Прототип такого дисплея (фото) уже создан совместными усилиями сотрудников ФИАН и Центра дисплейных исследований Университета науки и технологии Гонконга.

Рис. 1. Беспроводной контроллер формирования изображения (слева) и макетный образец экрана полноцветного дисплея без матрицы цветных фильтров на основе спиральной наноструктуры жидкокристаллического сегнетоэлектрика (справа).