Kemister vid Lomonosov Moscow State University, i samarbete med tjeckiska partners, har syntetiserat och studerat nya fotokroma polymerer med flytande kristaller. Dessa polymerer kombinerar optiska egenskaper hos flytande kristaller med mekaniska egenskaper hos polymerer. De ändrar snabbt molekylär orientering under påverkan av yttre fält och bildar beläggningar, filmer och detaljer av komplex form. En viktig fördel med sådana system i jämförelse med flytande kristaller med låg molekylvikt är att vid rumstemperatur, flytande kristallpolymerer finns i ett glasliknande tillstånd, med fast molekylär orientering.

Flytande kristallpolymerer består av molekyler med hög molekylvikt, kallas makromolekyler. De är kamformade, vilket innebär att ljuskänsliga stela azobensenfragment (C ₆ H ₅ N=NC ₆ H ₅ ) är fästa vid den huvudsakliga flexibla polymerkedjan med hjälp av distanser, bestående av CH ₂ delar. Dessa fragment strävar efter sekvensering och kan bilda en mängd olika "packningar" - nämligen, flytande kristallfaser. När ljus träffar sådana polymerer, azobensengrupper isomeriserar, vilket resulterar i förändring av polymerernas optiska egenskaper. Sådana polymerer kallas fotokroma.

Forskarna har ägnat särskild uppmärksamhet åt processerna för fotoisomerisering och fotoorientering. Fotoisomerisering är omarrangemang av bindningar inuti en polymermolekyl under påverkan av ljus. I den här studien, fotoorientering är förändringen av stavliknande azobensenfragments orientering med planpolariserat ljus, vars riktning bestämmer det elektriska fältet. När den utsätts för polariserat ljus, azobensenfragment ändrar sin vinkel under loppet av fotoisomeriseringscykler. Detta sker tills deras orientering blir vinkelrät mot polarisationsplanet för det infallande ljuset och fragmenten inte längre kan absorbera ljus. Fotoorienteringsprocessen tillåter inte bara forskare att ändra orienteringen av azobensenfragment av makromolekyler, men orsakar också dikroism och dubbelbrytning. Dikroism är intensitetsskillnaden för absorption av polariserat ljus i ortogonala riktningar. Dubbelbrytning hänvisar till en ljusstråle som delas i två komponenter med ortogonal (vinkelrät) polarisation; riktningen för en av dessa komponenter ändras inte, medan den andra strålen bryts.

Alexey Bobrovsky, en av artikelförfattarna, säger, "Nyckelidén med vårt projekt är att studera hur den kemiska strukturen hos nya kamformade fotokroma polymerer med flytande kristaller påverkar deras fasbeteende och fotooptiska egenskaper. Fotoisomerisering och fotoorienteringsprocesser tillåter oss att kontrollera fasbeteendet och de optiska egenskaperna hos utarbetade system."

Enligt författarna, den viktigaste uppgiften var att studera fotooptiska egenskaper och fotokromism hos de erhållna polymererna. Detta steg var uppdelat i två delar:bestrålning av polymerfilmerna med opolariserat UV-ljus, under vilken fotoisomerisering (dvs. omarrangemang av intermolekylär kommunikation) ägde rum. Och den andra delen involverade bestrålning av polariserat ljus vilket resulterade i fotoorientering.

Alexey Bobrovsky observerar att artikeln avser en stor cykel av projekt som ägnas åt fotoinducerade processer i fotokroma flytande kristallpolymerer. Forskaren säger, "Fotoisomerisering och fotoorientering har tillämpningar för så kallade smarta material. De reagerar på alla yttre stimuli och skulle kunna användas för informationsinspelning, lagring och överföring, såväl som i optiska enheter av olika komplexitet. Dessa exakta polymerer är inte praktiska i ett verkligt scenario, eftersom de är för dyra och deras syntes är ganska komplicerad. Å andra sidan, du kan inte alltid förutse vilka system som har applikationer i framtiden."