Ученые Южно-Уральского государственного университета опубликовали результаты исследования, которое поможет диагностировать состояние устройств, в состав которых входят материалы с ионной проводимостью, например, жидкокристаллические экраны.
Статья об исследовании электропроводимости в жидкокристаллических гетероструктурах опубликована в журнале «Liquid Crystals» (Q2), индексируемом в Scopus.
Проблемы в работе жидкокристаллических дисплеев, как правило, связаны с изменением ионной проводимости жидких кристаллов. Проводимость влияет на качество передаваемого изображения и может привести к выходу из строя управляющей электроники. Примесные (то есть загрязняющие) ионы в слое жидкого кристалла возникают по многим причинам: ЖК-молекулы могут разлагаться под действием электрического поля, светового излучения, радиации. Избежать подобных случаев можно, отслеживая изменения в электрической проводимости. Это ключевая характеристика материалов, позволяющая судить об их свойствах, протекающих в них физических процессах и даже определять область применения. Электрическую проводимость сложно измерить в комплексных системах, таких как ЖК-дисплей, если носителями заряда являются ионы. Еще больше осложняет ситуацию работа с гетероструктурами — то есть объектами, состоящими из нескольких материалов. Именно таковыми и являются ЖК-дисплеи.
Над проблемой контролируемого выхода ЖК-дисплеев из строя работали команда исследователей ЮУрГУ во главе с кандидатом физико-математических наук, доцентом Физического факультета Института естественных и точных наук ЮУрГУ Федором Подгорновым.
«В случае, когда носителем заряда являются ионы, измерить электрическую проводимость материала становится сложно. Дело в том, что ионы не могут двигаться в проводах. Поэтому для проведения измерений необходимо подобрать электроды так, чтобы в них протекала электрохимическая реакция, то есть на границе раздела исследуемого вещества и металла ионы либо принимали, либо отдавали электроны. Если материал содержит ионы нескольких типов, то корректно измерить его электрическую проводимость проблематично. Ситуация еще более усложняется, когда речь заходит про гетероструктуры. Данные объекты состоят из различных материалов, поэтому классическими методами проводимость каждого из них измерить просто невозможно. Для решения этой проблемы мы рассмотрели возможность использовании не тока проводимости, а тока смещения. Данный подход является более универсальным», — рассказал Федор Подгорнов.
Благодаря исследованию будет облегчена работа в сферах медицины, авиации, космоса — там, где выход дисплеев из строя может привести к необратимым последствиям.
«В настоящее время проводятся детальные исследования с целью учета влияния других физических эффектов, в частности, релаксации двойных электрических слоев, формирования пространственного заряда. Будущие исследования будут также сконцентрированы на исследовании возможности измерения нелинейной ионной проводимости и идентификации механизмов, ответственных за ее возникновения», — пояснил Федор Подгорнов.
