Ukrainian Journal of Physical Optics 

Volume 22, Issue 2, 2021

Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Photo-alignment control of topological defects in nematic 
liquid-crystal cells

Golub P. V. and Vasnetsov M. V.

Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Prospect Nauky 46, 03028 Kyiv, Ukraine, pvgolub@live.com

Download this article

Abstract. We report the experiments aimed at controlling the position of linear topological defect (disclination) in a so-called  q-cell filled with a nematic liquid crystal sandwiched between circularly rubbed polyimide (Kapton) layer and photo-aligning PVCN material oriented unidirectionally. To satisfy surface-alignment conditions, the director within this cell experiences a twist. The topological defect appears in a plane where the twist angle of the director becomes indeterminate (90º). In an achiral liquid crystal, orientation of the disclination coincides with the alignment occurring on the unidirectionally oriented substrate. The idea of this work is to control the alignment direction on the substrate by a polarized ultraviolet light. Photo-induced director reorientation on the substrate changes the twist angle in the bulk and so varies the azimuthal angle of the disclination. We monitor reorientation of the disclination as a function of light-polarization angle and irradiation dose. 

Keywords: liquid crystals, photo-alignment, topological defects, disclinations 

UDC: 535.21+539.2
Ukr. J. Phys. Opt. 22 87-91
doi: 10.3116/16091833/22/2/87/2021
Received: 17.02.2021

Анотація. Ми повідомляємо про експерименти, спрямовані на керування рухом лінійного топологічного дефекту (дисклинації) у т. зв.  q-комірці, заповненій нематичним рідким кристалом, який затиснуто між циркулярно натертим поліімідним (каптонівським) шаром та односпрямовано орієнтованим фотовирівнюючим матеріалом PVCN. Щоб задовольнити умови вирівнювання на поверхні, директор у цій комірці зазнає скручування. Топологічний дефект з’являється в площині, де кут скручування директора стає невизначеним (90º). В ахіральному рідкому кристалі орієнтація дисклинації збігається з напрямком вирівнювання, що має місце на односпрямовано орієнтованій підкладці. Ідея цієї роботи полягає в керуванні напрямком вирівнювання на підкладці за допомогою поляризованого ультрафіолетового світла. Фотоіндукована переорієнтація директора на підкладці змінює кут скручування в об’ємі рідкого кристала, а тому й азимутальний кут дисклинації. Ми також відстежили переорієнтацію дисклинації як функцію кута поляризації світла та дози опромінення.

REFERENCES
  1. Yaroshchuk O and Reznikov Y, 2012. Photoalignment of liquid crystals: basics and current trends. J. Mater. Chem. 22: 286-300. doi:10.1039/C1JM13485J
  2. Guo Q, Srivastava A K, Chigrinov V G and Kwok H S, 2014. Polymerand azo-dye composite: a photo-alignment layer for liquid crystals. Liq. Cryst. 41: 1465-1472. doi:10.1080/02678292.2014.926404
  3. Hyo Kang, Yong-Seok Choi, Daeseung Kang and Jong-Chan Lee, 2015. Photoalignment behaviour on polystyrene films containing chalcone moieties. Liq. Cryst. 42: 189-197. doi:10.1080/02678292.2014.974699
  4. Sheremet N, Golub P, Kurioz Y, Trunov M and Reznikov Y, 2015. Light-induced LC director freezing on a chalcogenide surface. Liq. Cryst. 43: 249-255. doi:10.1080/02678292.2015.1100336
  5. Voloshchenko D, Khyzhnyak A, Reznikov Y and Reshetnyak V, 1995. Control of an easy-axis on nematic-polymer interface by light action to nematic bulk. Japan. J. Appl. Phys. 34: 566-571. doi:10.1143/JJAP.34.566
  6. Reznikov Y, Ostroverkhova O, Singer K, Kim Jae-Hoon, Kumar S, Lavrentovich O, Wang B and West John L, 2000. Photoalignment of liquid crystals by liquid crystals. Phys. Rev. Lett. 84: 1930-1933. doi:10.1103/PhysRevLett.84.1930
  7. Ouskova E, Fedorenko D, Reznikov Y, Shiyanovskii S V, Su L, West J L, Kuksenok O V, Francescangeli O and Simoni F, 2001. Hidden photoalignment of liquid crystals in the isotropic phase. Phys. Rev. E. 63: 021701-021705. doi:10.1103/PhysRevE.63.021701
  8. Lee C-R, Fu T-L, Cheng K-T, Mo T-S and Fuh A Y-G, 2004. Surface-assisted photo-alignment in dye-doped liquid crystal films, Phys. Rev. E. 69: 031704.  doi:10.1103/PhysRevE.69.031704
  9. Fedorenko D, Slyusarenko K, Ouskova E, Reshetnyak V, Ha KiRyong, Karapinar R and Reznikov Yu, 2008. Light-induced gliding of the easy orientation axis of a dye-doped nematic liquid crystal. Phys. Rev. E. 77: 061705. doi:10.1103/PhysRevE.77.061705
  10. Guo R, Reznikov Y, Slyusarenko K and Kumar S, 2008. Dynamics of molecular exchange between aligning adsorbed film of liquid crystal and the bulk. Appl. Phys. Lett. 92: 121911. doi:10.1063/1.2890484
  11. Sheremet N, Kurioz Y, Senenko A, Trunov M and Reznikov Yu, 2015. Photoalignment in the isotropic phase of liquid crystal on chalcogenide glass film. Liq. Cryst. 42: 81-86.  doi:10.1080/02678292.2014.965231
  12. Andrienko D, Francescangeli O, Ouscova E, Simoni F, Slussarenko S and Reznikov Yu, 1998. Laser beam modulation freezing on a liquid crystal surface. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 320: 69-76. doi:10.1080/10587259808024384
  13. Buluy O, Iljin A, Ouskova E, Reznikov Y, Blanc C, Nobili M and Antonova K, 2006. Anchoring and gliding of easy axis of 5CB on photoaligning PVCN-F surface. J. Soc. Inform. Disp. 14: 603-610. doi:10.1889/1.2235686
  14. Vasnetsov M V, Pas'ko V A and Kasyanyuk D S, 2011. Observation of polarization conflict caused by geometrical phase in a twisted nematic liquid crystal cell. Opt. Lett. 36: 2134-2136. doi:10.1364/OL.36.002134
  15. Sheremet N, Kurioz Y, Klebanov M, Lyubin V, Slyusarenko K and Reznikov Yu, 2012. Photoinducedanchoring on a chalcogenide surface. Phys. Rev. E. 85: 051703. doi:10.1103/PhysRevE.85.051703
  16. Andrienko D, Dyadyusha A, Iljin A, Kurioz Yu and Reznikov Yu, 1998. Measurement of azimuthal anchoring energy of nematic liquid crystal on photoaligning polymer surface. Mol. Cryst. Liq. Crys. Sci. Tech. Sect. A. 321: 271-281. doi:10.1080/10587259808025093
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics