Відділ фізики кристалів був заснований академіком Антоніною Федорівною Прихотько в 1944 р. Основною тематикою відділу на той час була низькотемпературна спектроскопія молекулярних кристалів. Для проведення цих досліджень при температурах зрідженого азоту, водню та гелію при відділі було створено кріогенну лабораторію, вперше у світі закладено основи сучасного виробництва кріостатів і відповідних вимірювальних систем для спектральних та інших фізичних досліджень кристалів. В 50-70 роках відділ став провідним науковим центром в Радянському Союзі з низькотемпературної спектроскопії молекулярних кристалів. У відділі було експериментально виявлено колективний характер світлоіндукованих електронних збуджень у молекулярних кристалах, що стало поштовхом для створення теорії екситонних збуджень у молекулярних кристалах. Крім того, у відділі активно проводились розробки з кріо-медицини, а також дослідження надпровідників з аномально малою густиною носіїв заряду. Саме в подібних матеріалах пізніше було знайдена високотемпературна надпровідність.
За час свого існування відділ став школою для багатьох видатних учених. В різні часи на базі відділу фізики кристалів були створені нові відділи Інституту фізики, які очолили учні Антоніни Федорівни: оптичної квантової електроніки (В.Л. Броуде, пізніше М.С. Соскін), нелінійної оптики (М.С. Бродин), фотоактивності (М.Т. Шпак, пізніше Г.О. Пучковська), резонансних явищ (Д.Ф. Байса), молекулярної фотоелектроніки (М.В. Курик). При відділі було створено лабораторію спектроскопії кристалів (Г.В. Клімушева).
З середини 80х -років у відділі розпочалися дослідження рідких кристалів і саме ця тематика зараз є провідною. Мабуть найбільш відомим результатом, який було отримано у відділі і з яким значною мірою асоціюється його колектив, є відкриття на початку 90-х років спільно із співробітниками НДІНБ (Росія) ефекту „фотоорієнтації” рідких кристалів полімерною поверхнею, опроміненою лінійно поляризованим світлом. Ефект орієнтації рідких кристалів при оптичному опроміненні світлочутливих полімерів відкрив нові можливості для вивчення поверхневих ефектів у рідких кристалах, так як дозволив ефективно керувати основними характеристиками зчеплення рідких кристалів з обмежуючими поверхнями. Тому велика частина робіт останнього часу присвячена дослідженням ефектів, які ініціюються світлоіндукованими змінами зчеплення рідких кристалів з обмежуючими поверхнями. Працюючи і надалі в напрямку нетрадиційних методів орієнтації рідких кристалів, співробітники відділу спільно із співробітниками відділу газової електроніки запропонували ряд вакуумних методів орієнтації рідких кристалів, пов’язаних з анізотропним травленням підкладок та нанесенням нових орієнтуючих покриттів, пучками іонів, нейтральних атомів, радикалів та їх сумішей. У відділі проводяться пошукові дослідження нових рідкокристалічних матеріалів. Наприклад, останнім часом інтенсивно досліджуються структурні, нелінійно-оптичні, теплофізичні та електричні властивості іонних рідких кристалів метал-алканоатів. Зазначені матеріали можуть бути як ліотропними, так і термотропними рідкими кристалами. Вони утворюють смектичні фази, в тому числі смектичні іонні стекла, котрі можуть бути використані для створення унікальних анізотропних нанокомпозитів.
Останнім часом особлива увага приділяється вивченню низько-концентрованих колоїдів наночастинок різної природи (феромагнетиків, полярних діелектриків, сегнетоелектриків, низькорозмірних провідників) в рідкокристалічних матрицях. У таких колоїдах агрегація наночастинок несуттєва і завдяки нано-розмірам частинок останні не збурюють орієнтацію рідкокристалічної матриці. Як наслідок, оптична якість низько-концентрованих колоїдів не гірша за оптичну якість самої рідкокристалічної матриці але, водночас, через сильну взаємодію наночастинок із молекулами рідкого кристалу, вони мають унікальні властивості, які не властиві самій матриці.
У відділі багато років експериментально та теоретично проводилися дослідження оксидних надпровідників. Було виявлено деструктивну взаємодію надпровідності та хвиль зарядової густини в цих матеріалах. Побудовано термодинамічну та електродинамічну теорію таких надпровідників, а також теорію джозефсонівського та квазічастинкового струму в структурах, що містять досліджувані матеріали.
Головний інженер-технолог:
Бойчук Валерій Миколайович;
Бугайова Людмила Миколаївна.
Провідний інженер:
Жураковська Антоніна Улянівна;
Полтко Костянтин Юрієвич.
Інженер першої категорії:
Бєдная Тетяна Вікторівна.
Головні напрямки наукових досліджень
В останні роки значна увага приділяється вивченню гетерогенних рідкокристалічних систем: суспензій мікро- та нано-частинок у РК матриці, що наділяють рідкий кристал надзвичайно цікавими та часом унікальними властивостями.
Найважливіші досягнення
Cтворено лазер із розподіленим зворотним зв’язком на базі керованих ґолографічних ґраток POLIPHEM®. Теоретичний аналіз показав можливість значного зниження порогу генерації для таких систем у випадку модуляції як показника заломлення, так і коефіцієнта підсилення. Експериментально була отримана генерація лазера на довжині хвилі біля 0.56 мкм і реалізована перебудова лазерного опромінення при прикладанні електричного поля до зразків. С.Слюсаренко.
Розроблена методика похилої та планарної орієнтації рідких кристалів поверхнями, обробленими пучком прискореної плазми. В залежності від типу активних частинок плазми та їх енергій, така обробка призводить до анізотропного травлення орієнтуючої поверхні або осадження нового шару здатного якісно орієнтувати рідкий кристал. Метод забезпечує повний спектр кутів переднахилу (00-900) та широкий діапазон енергій зчеплення. Він може бути легко адаптованим для орієнтаційної обробки великих поверхонь, що використовуються при виробництві РК дисплеїв. О.Ярощук, Р.Кравчук.
Знайдено світлоіндукований ефект дрейфу осі легкого орієнтування нематичного рідкого кристалу з домішкою азо-барвника. Дрейф осі є результатом світлоіндукованої анізотропної адсорбції/десорбції молекул барвника на/з граничної полімерної орієнтуючої поверхні у присутності світлоіндукованого об’ємного моменту, завдяки впорядкуванню поглинаючих молекул барвника. О.Ускова, Ю.Резніков, К.Слюсаренко, Д.Федоренко.
Розроблені рідкокристалічні композити, що працюють в моді електрокерованого світлорозсіяння, із суттєво зниженим позаосьовим помутнінням (off-axis haze). Вони базуються на капсульованих нематичних рідких кристалах допованих наночастинками неорганічних матеріалів з високим показником заломлення. Показано, що при фазовому розшаруванні в такій системі, зумовленому полімеризації пре-полімеру, наночастинки, в основному, входять в полімерну матрицю, модифікуючи її оптичні параметри. Л. Долгов, О. Ярощук.
Знайдено ефект підвищення температури фазового переходу нематичний рідкий кристал – ізотропна рідина при додаванні у рідкий кристал сегнетоелектричних наночастинок. Ефект супроводжується ростом упорядкування рідкого кристалу, що призводить до підвищення діелектричної анізотропії та двопроменезаломлення суспензій сегнетоелектричних частинок у рідких кристалах. Отримані результати дозволяють запропонувати рідкокристалічні матеріали, властивості яких можуть ефективно модифікуватися нехімічним шляхом. О. Бучнев, Ю.Резніков, О.Терещенко.
Знайдено та вивчено визначений поверхнею високоефективний фоторефрактивний ефект у рідких кристалах. Показано, що зміна показника заломлення рідкого кристалу при спільній дії світла та електричного поля, обумовлена світлоіндукованою просторовою модуляцією заряду на підкладках комірки. Ця просторова модуляція заряду призводить до появи складової електричного поля, яка переорієнтовує рідкий кристал, змінюючи його показник заломлення. П.Корнейчук, Ю.Резніков, В.Решетняк.
Запропоновано тунельний метод експериментального визначення спінової поляризації феромагнетиків за допомогою проти-електродів, виготовлених із металів із хвилями зарядової густини. О.Войтенко, О.Габович.
Знайдено ефект утворення під дією електричного поля бішарової комірки “нанорозмірний шар електрохромної домішки (віологену) – шар ліотропного іонного рідкого кристалу”. Здійснено запис динамічних ґолограм із наносекундними часами запису та стирання в такій бішаровій комірці. Показано, що механізм запису пов’язаний з ефектом фотоконверсії димерів віологену в катіон-радикали. Такі матеріали є перспективними з огляду застосування в приладах для фотоніки, швидкісного запису та обробки оптичної інформації. Г.Клімушева, С.Бугайчук, Ю.Гарбовський.
Розроблені методики виготовлення нових композитних матеріалів на основі мезоморфних стекол метал алканоатів із різноманітними органічними та неорганічними нанокластерами. Методом малокутового розсіювання рентгенівського випромінювання одержано параметри смектичної структури цих композитів. Г.Клімушева, А.Толочко, В.Кулішов.
Основні публікації 2009
O. Kurochkin, O. Buchnev, A. Iljin, S.K. Park, S.B. Kwon, O. Grabar and Yu. Reznikov. A colloid of ferroelectric nanoparticles in a cholesteric liquid crystal. J. Opt. A: Pure Appl. Opt., 11, 024003 (2009).
A.B. Bordyuh, Yu.A.Garbovskiy, S.A.Bugaychuk, G.V.Klimusheva, T.A.Mirnaya, G.G.Yaremchuk, A.P.Polishchuk. Dynamic grating recording in lyotropic ionic smectics of metal alkanoates doped with electrochromic impurities, Opt.Mat. 31, (2009), 1109 – 1114.
R.Conte and S.Bugaychuk, Explicit solutions of the four-wave mixing model. J. Phys. A: Math. Theor., 42, 192003 (2009).
2008
Denis Fedorenko, Kostyantyn Slyusarenko, Elena Ouskova, Victor Reshetnyak, KiRyong Ha, Ridvan Karapinar, and Yuriy Reznikov. Light-induced gliding of the easy orientation axis of a dye-doped nematic liquid crystal. Phys. Rev. E, 77, 061705 (2008).
Rui Guo, Yuriy Reznikov, Kostyantyn Slyusarenko and Satyendra Kumar. Dynamics of molecular exchange between aligning adsorbed ?lm of liquid crystal and the bulk. Appl. Phys. Lett., 92, 121911 (2008).
T. Ekino, A.M. Gabovich, Mai Suan Li, M. Pekala, H. Szymczak, A.I. Voitenko. Temperature-dependent pseudogap-like features in tunnel spectra of high-Tc cuprates as a manifestation of charge-density waves. J. Phys.: Cond. Matter, 20(42), 425218 (2008).
Mai Suan Li, A.M. Gabovich, A.I. Voitenko. New method for deciphering free energy landscape of three-state proteins. J. Chem. Phys., 129(10), 105102 (2008).
Oleg V. Yaroshchuk, Alexei D. Kiselev, and Ruslan M. Kravchuk, Liquid-Crystal Anchoring Transitions on Aligning Substrates Processed by a Plasma Beam, Phys. Rev. E., 77, 031706, (2008).
2007
O.Buchnev, A.Dyadyusha, M.Kaczmarek, V.Reshetnyak, and Yu.Reznikov. Enhanced two-beam coupling in colloids of ferroelectric nanoparticles in liquid crystals. J.Opt.Soc.Am.B 24(7), 1512 (2007).
M.Copic, A.Mertelj, O.Buchnev, and Yu.Reznikov. Coupled director and polarization fluctuations in suspensions of ferroelectric nanoparticles in nematic liquid crystals. Phys.Rev.E, 76, 011702 (2007).
Yu. Garbovskiy, A. Koval’chuk, A. Grydyakina, S. Bugaychuk, T. Mirnaya, G. Klimusheva, Electrical conductivity of lyotropic and thermotropic ionic liquid crystals consisting of metal alkanoates. Liquid Crystals, 34(5), 599 (2007).
A.M. Gabovich and A.I. Voitenko. Charge-density-wave origin of the dip-hump structure in tunnel spectra of the BSCCO superconductor. Phys. Rev. B, 75(6), 064516 (2007).
A. M. Gabovich, V. A. Drozd, M. Pekala, T. Ekino, R. Ribeiro. Competition between Superconductivity and Charge Carrier Localization in Plumbates. In: Superconductivity Research Advances, ISBN: 978-1-60021-691-6, Editor: James E. Nolan, pp. 149-193 (2007), Nova Science Publishers, Inc.
P.Korneychuk, O.Tereshchenko, Yu.Reznikov, V.Reshetnyak, K.Singer. Hidden surface photorefractive gratings in a nematic-liquid crystal cell in the absence of a deposited alignment layer. J.Opt.Soc.Am.B, 23(6), 1007 (2006).
J.L.West, K.Zhang, A.Glushchenko, D.Andrienko, M.Tasinkevych, and Y.Reznikov. Colloidal particles at a nematic-isotropic interface: Effects of confinement. Eur.Phys.J.E, 20, 237 (2006).
A.Gabovich, Yu.Reznikov, and A.Voitenko. Excess nonspecific Coulomb ion adsorption at the metal electrode/electrolyte solution interface: Role of the surface layer. Phys.Rev.E, 73, 021606 (2006)
D.Fedorenko, E.Ouskova, V.Reshetnyak, and Yu.Reznikov. Evolution of light-induced anchoring in dye-doped nematics: Experiment and model. Phys.Rev.E, 73, 031701 (2006)
G.Klimusheva, S.Bugaychuk, Yu.Garbovskii, O.Kolesnik, T.Mirnaya, A.Ishchenko. Fast dynamic holographic recording based on conductivity ionic metal –alkanoate liquid crystals and smectic glasses. Optics Letters, 31, 235 (2006).
O. Yaroshchuk, V. Chigrinov, O. Nadtoka, and H. Kwok, Factors of liquid crystal photoalignment on polymer films: photoorientation versus self-assembly, Liq.Crystals, 33 (2), 149 – 157 (2006).
2005
Jessica Merlin, Elysa Chao, Mark Winkler, Kenneth D. Singer, Platon Korneychuk and Yuri Reznikov. All-optical switching in a nematic liquid crystal twist cell. Opt. Exp.. 13, 5024 (2005)
John L. West, Guoqiang Zhang, Anatoliy Glushchenko, and Yurii Reznikov. Fast birefringent mode stressed liquid crystal. Appl.Phys.Lett., 86, 031111 (2005)
O. Yaroshchuk, L. Dolgov and A. Kiselev. Electro-optics and structural peculiarities of liquid crystal-nanoparticle-polymer composites. Phys.Rev.E., 72, 051715-1-051715-11
