论文题目：基于光控取向的液晶/金纳米棒复合材料的偏振特性研究
摘要：液晶具有晶体各向异性和液体流动性的特点,对很小的外场刺激都可以做出响应,将纳米颗粒掺杂在液晶材料里形成纳米材料/液晶混合物后,纳米颗粒对液晶相没有明显的干扰。在金属纳米结构和液晶组成的复合材料方面,借助外场对液晶进行激励,使液晶有取向变化从而调控金属纳米材料成有序排列的分布,可研究金属纳米材料的表面等离子体共振效应的变化。金纳米棒和银纳米线的长径在纳米范围内,展现出与体材料迥然相异的物理和化学性质。运用不同的取向方法使金纳米棒、银纳米线等一维纳米材料有序的排列成特定的结构,可以获得低成本、大面积的光学、储能等应用领域的材料,例如光伏薄膜、超材料、天线和纳米计算机等。本文以光取向技术为基础,选取向列相液晶和两种具有代表性的一维纳米材料为研究对象,展开了与其复合材料相关的取向和偏振等特性的研究。首先,本文采取“配体替换”的方式对金纳米棒进行表面功能化,成功实现了将金纳米棒从水溶液转移到有机溶液中,并测试了有机溶液中金纳米棒的紫外可见光吸收光谱,配体替换完成后的金纳米棒在有机相中可以长期稳定存在。基于上述实验结果,本论文制备了向列相液晶/金纳米棒复合材料,测试了其经过光取向技术取向后的偏振光吸收特性。经研究数据表明,掺杂在向列相液晶中的金纳米棒能够被液晶分子带动取向从而形成有序的排列,且复合材料具有良好的偏振吸收特性。当复合材料的取向与入射光偏振方向的夹角为0°时,其偏振吸收强度最强;当复合材料取向与偏振方向夹角为90°时,其偏振吸收强度最弱。其次,基于“自下而上”的方法,本论文将金纳米棒与银纳米线组装成二维纳米超结构,研究和分析了基于光取向技术的金纳米棒/银纳米线/液晶复合材料的三维动态调控。探究不同长径比的金纳米棒在银纳米线表面的吸附效果,并将制备的纳米超结构掺杂在向列相液晶中,通过光控取向技术对金属纳米/液晶复合材料进行取向,探索金纳米棒/银纳米线复合结构对液晶光电特性的影响。经实验数据表明,金纳米棒/银纳米线复合材料可以在液晶中被取向,形成有序排列分布,取向序参数S为0.90,并通过研究分析推测出复合材料具有偏振吸收特性。金纳米棒/银纳米线复合材料使液晶的阈值电压和响应时间降低,能良好的改善液晶的光电性能。综上,本论文以光取向技术为基础,研究了一维纳米材料单组分及双组份纳米材料在液晶中的取向、偏振吸收及光电特性等,并探索其原理性光学元器件的制备方法和工艺,为一维纳米材料有序排列的构筑及其在光电子技术领域的应用打下基础。
关键词：光控取向;液晶;金纳米棒;银纳米线;偏振特性
学科专业：电气工程
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 液晶
1.2.1 液晶的简介
1.2.2 液晶的分类
1.3 金纳米棒
1.3.1 金纳米棒简介
1.3.2 金纳米棒等离子体共振效应
1.3.3 金属纳米和液晶复合材料研究进展
1.4 一维纳米材料的取向技术研究现状
1.4.1 纳米材料简介
1.4.2 一维纳米材料的取向技术介绍
1.4.3 一维纳米材料的取向技术比较
1.5 本文的研究内容
第2章 液晶/金纳米棒复合材料的偏振特性研究
2.1 引言
2.2 液晶光取向方法
2.3 实验药品
2.4 实验仪器
2.5 实验方案
2.5.1 金纳米棒的制备
2.5.2 金纳米棒的修饰
2.5.3 液晶光取向材料的制备
2.5.4 液晶/金纳米棒复合材料的制备
2.6 结果与讨论
2.6.1 金纳米棒的制备
2.6.2 金纳米棒的修饰
2.6.3 液晶/金纳米棒复合材料的偏振特性
2.6.4 液晶/金纳米棒复合材料的取向及应用
2.7 本章小结
第3章 金纳米棒/银纳米线/液晶复合材料的三维调控
3.1 引言
3.2 银纳米线的光取向方法
3.3 银纳米线和金纳米棒的组装
3.4 液晶的光电特性
3.5 实验药品及仪器
3.6 实验方案
3.6.1 银纳米线的制备
3.6.2 银纳米线与金纳米棒的组装
3.6.3 金纳米棒/银纳米线/液晶复合材料的制备
3.6.4 金纳米棒/银纳米线/液晶复合材料的取向
3.6.5 测试与表征
3.7 结果与讨论
3.7.1 银纳米线的制备
3.7.2 银纳米线与金纳米棒的组装
3.7.3 金纳米棒/银纳米线/液晶复合材料的取向
3.7.4 金纳米棒/银纳米线/液晶复合材料的偏振特性
3.7.5 金纳米棒/银纳米线/液晶复合材料的光电特性
3.8 本章小结
第4章 总结与展望
4.1 总结
4.2 展望
参考文献
致谢