Dissertation
Kollektive Dynamik ferro- und antiferroelektrischer Flüssigkristalle in elektrischen Feldern, Dissertation Michael Krueger, 15. Mai 2007
Da der Verlag, in welchem meine Doktorabeit erschienen ist (mensch & buch verlag, Berlin), mir gestattet, die Arbeit als PDF auf meiner eigenen Homepage öffentlich zugänglich zu machen, möchte ich dem hiermit, in einer qualitativ verminderten Version, nachkommen:
Kollektive Dynamik ferro- und antiferroelektrischer Flüssigkristalle in elektrischen Feldern (PDF, 15 MB)
Die Dissertation ist für den geneigten Leser jedoch ebenso im Buchhandel (z.B. amazon.de, buchhandel.de) kommerziell erhältlich, dann selbstverständlich in voller Druckqualität:
Michael Krueger: "Kollektive Dynamik ferro- und antiferroelektrischer Flüssigkristalle in elektrischen Feldern", Dissertation, Universität Stuttgart, mensch & buch verlag, Berlin, 2007, ISBN: 978-3-86664-238-6
Einen Überblick über das Thema der Doktorarbeit, liefert die folgende Übersicht:
Die helikale Überstruktur in SmC* Flüssigkristallen beinhaltet eine periodische Modulation des Brechungsindexes n. Außerdem wird, wie in photonischen Kristallen, Licht bestimmter Wellenlänge l, die die Gleichung l = n p/2 (p ist die Ganghöhe der helikalen Direktorstruktur, der sogenannte pitch) erfüllt, selektiv reflektiert, wenn sich dieses Licht entlang der Helixachse ausbreitet ("photonische Bandlücke"). Die Selektivreflexion kann durch eine Verzerrung der helikalen Struktur schon mittels schwacher äußerer Felder verändert werden, was zu Effekten, wie beispielsweise der Erzeugung durchstimmbaren Laserlichts führt. Andererseits wird Licht, das sich senkrecht zur Helixachse ausbreitet, durch die periodische helikale Struktur gebeugt. Aus dem entstehenden Beugungsmuster kann man detaillierte Informationen über die helikale Verdrillung (wie z.B. den pitch) und die Reaktion dieser Verdrillung auf äußere Kräfte erhalten.
Die zentrale Fragestellung meiner Dissertation war, in welcher Art die helikale Direktorstruktur der SmC* - Phase durch ein externes elektrisches Feld verzerrt und oberhalb eines bestimmten Schwellfeldes gar unterdrückt wird. Die Verzerrung resultiert aus dem Wettbewerb zwischen elastischen Wechselwirkungen (die die unverzerrte helikale Struktur bevorzugen) und elektrischen Wechselwirkungen (die ein uniformes Polarisationsfeld bevorzugen, welches mit der Helix nicht vereinbar ist). Das Verständnis dieses Vorgangs besitzt zentrales Interesse für mögliche Anwendungen von SmC* Flüssigkristallen außerhalb der Displayanwendungen, z.B. in durchstimmbaren Lasern und Beugungssgittern.
Die unten dargestellten Bilder stellen eine Probe eines ferroelektrischen Flüssigkristalls (Dicke: 50 µm) dar, dessen helikale Direktorstruktur in einem Polarisationsmikroskop in Form einer hell - dunkel Modulation sichtbar wird (links). Die Periodizität (der pitch) dieser Modulation beträgt hier etwa 6 µm. Von einem optischen Standpunkt aus, stellt die Probe ein Phasengitter dar, was zur Beugung des eingestrahlten Laserlichts führt (Inset).
Ab einer Spannung von etwa 10 V wechselt die helikale Struktur in eine vollkommen homogene Textur (rechts), die - abgesehen von der diffusen Streuung in vertikaler Richtung - keinerlei charakteristische Beugungspunkte aufweist (Inset).
