Electrooptical and Nonlinear Optical Properties of Lyotropic Liquid Crystals Doped with Electrochromic Viologen

Abstract

This work presents the results of experimental studies of the electrooptical and nonlinear optical properties of lyotropic ionic liquid crystals (LILC) with soluted electrochromic admixtures of viologens. It is established that the Smectic A ordering of the LILC of potassium caprylate is not disrupted by the introduction of viologens. Moreover, LILC-viologen composites obtain electrochromic properties inherent to viologens, which produce colored radical cations and dimers, while reducing. The presence of radical cations and dimmers is fixed by the optical absorption spectra. It is found that, under the action of an electric field, the LILC-viologen samples form a bilayer structure consisting of a liquid crystal layer and an absorptive layer of viologen redox products (radical cations and dimers). A dynamic grating recording is realized and studied in bilayer LILC-viologen cells. It is determined that the recording takes place in the colored layer of viologen redox products. A possible mechanism of grating recording in LILC-viologen cells is proposed.

У цiй роботi наведено результати експериментальних дослiджень електрооптичних та нелiнiйно-оптичних властивостей лiотропних iонних рiдких кристалiв (ЛIРК) з розчиненими в них електрохромними домiшками вiологенiв. Було з’ясовано, що смектичне А впорядкування ЛIРК на основi каприлату калiю не порушується при внесеннi вiологенiв. Бiльше того, композити ЛIРК-вiологен проявляють електрохромнi властивостi, що є характерними для вiологенiв, якi здатнi при вiдновленнi генерувати забарвленi катiон-радикали та димери. Наявнiсть у зразках катiон-радикалiв i димерiв пiдтверджується оптичними спектрами поглинання. Було визначено, що пiд дiєю електричного поля зразки ЛIРК-вiологен утворюють двошарову структуру, що складається iз шару рiдкого кристала та поглинаючого шару продуктiв вiдновлення вiологенiв (катiон-радикалiв та димерiв). У таких двошарових комiрках здiйснено динамiчний запис дифракцiйних ґраток. Було з’ясовано, що запис вiдбувається у забарвленому шарi продуктiв вiдновлення вiологенiв. Вiдповiдно до отриманих нелiнiйно-оптичних характеристик зразкiв ЛIРК-вiологен запропоновано можливий механiзм оптичної нелiнiйностi у них.