Chemici aan de Lomonosov Moscow State University, in samenwerking met Tsjechische partners, hebben nieuwe vloeibaar-kristal fotochrome polymeren gesynthetiseerd en bestudeerd. Deze polymeren combineren optische eigenschappen van vloeibare kristallen met mechanische eigenschappen van polymeren. Ze veranderen snel de moleculaire oriëntatie onder invloed van externe velden en vormen coatings, films en details van complexe vorm. Een belangrijk voordeel van dergelijke systemen in vergelijking met vloeibare kristallen met een laag molecuulgewicht is dat bij kamertemperatuur, vloeibaar-kristalpolymeren bestaan ​​in een glasachtige staat, met vaste moleculaire oriëntatie.

Vloeibare kristalpolymeren omvatten moleculen met een hoge molecuulmassa, macromoleculen genoemd. Ze zijn kamvormig, wat impliceert dat lichtgevoelige starre azobenzeenfragmenten (C ₆ H ₅ N=NC ₆ H ₅ ) zijn bevestigd aan de hoofdflexibele polymeerketen met behulp van afstandhouders, bestaande uit CH ₂ delen. Deze fragmenten streven naar sequencing en kunnen een grote verscheidenheid aan "verpakkingen" vormen, namelijk:vloeibare kristal fasen. Wanneer licht op dergelijke polymeren valt, azobenzeengroepen isomeriseren, wat resulteert in een wijziging van de optische eigenschappen van polymeren. Dergelijke polymeren worden fotochroom genoemd.

De wetenschappers hebben speciale aandacht besteed aan de processen van foto-isomerisatie en foto-oriëntatie. Foto-isomerisatie is herschikking van bindingen in een polymeermolecuul onder invloed van licht. In dit onderzoek, foto-oriëntatie is de wijziging van de oriëntatie van staafachtige azobenzeenfragmenten met vlak gepolariseerd licht, waarvan de richting het elektrische veld bepaalt. Bij blootstelling aan gepolariseerd licht, azobenzeenfragmenten veranderen hun hoek in de loop van foto-isomerisatiecycli. Dit gebeurt totdat hun oriëntatie loodrecht staat op het polarisatievlak van het invallende licht en de fragmenten niet langer in staat zijn om licht te absorberen. Het foto-oriëntatieproces stelt onderzoekers niet alleen in staat om de oriëntatie van azobenzeenfragmenten van macromoleculen te veranderen, maar veroorzaakt ook dichroïsme en dubbele breking. Dichroïsme is het intensiteitsverschil van de absorptie van gepolariseerd licht in orthogonale richtingen. Dubbele breking verwijst naar een lichtstraal die in twee componenten splitst met orthogonale (loodrechte) polarisatie; de richting van een van deze componenten verandert niet, terwijl de tweede bundel wordt gebroken.

Alexey Bobrovski, een van de auteurs van het artikel, zegt, "Het belangrijkste idee van ons project is om te bestuderen hoe de chemische structuur van nieuwe kamvormige vloeibaar-kristal fotochrome polymeren hun fasegedrag en foto-optische eigenschappen beïnvloedt. Foto-isomerisatie en foto-oriëntatieprocessen stellen ons in staat om het fasegedrag en de optische eigenschappen van de uitgewerkte systemen."

Volgens de auteurs, de belangrijkste taak was het bestuderen van foto-optische eigenschappen en fotochromisme van de verkregen polymeren. Deze fase was verdeeld in twee delen:bestraling van de polymeerfilms door ongepolariseerd UV-licht, waarbij foto-isomerisatie (namelijk herschikking van intermoleculaire communicatie) plaatsvond. En het tweede deel betrof bestraling door gepolariseerd licht, resulterend in foto-oriëntatie.

Alexey Bobrovsky merkt op dat het artikel betrekking heeft op een grote cyclus van projecten gewijd aan fotogeïnduceerde processen in fotochrome vloeibaar-kristalpolymeren. De wetenschapper zegt, "Foto-isomerisatie en foto-oriëntatie hebben toepassingen voor zogenaamde slimme materialen. Ze reageren op externe stimuli en kunnen worden gebruikt voor informatieregistratie, opslag en overdracht, evenals in optische apparaten van diverse complexiteit. Deze precieze polymeren zijn niet praktisch in een realistisch scenario, omdat ze te duur zijn en hun synthese behoorlijk ingewikkeld is. Anderzijds, je kunt niet altijd voorspellen welke systemen in de toekomst toepassingen hebben."