Peculiarities of the effect of different types of SOR nanoimpurities on the value of ionic component of the electrical conductivity of the homeotropically aligned nematic liquid crystal 6 СВ

Abstract

In this paper, the effects of SOR5, SOR10, and SOR15 nanoimpurities on the value of the ionic conductivity of the homeotropically aligned nematic liquid crystal 6CB are reported. Electrical measurements are carried out within a wide frequency range (from 6 Hz to 106 Hz) at room temperature (293 K). The largest changes in the electrical conductivity occur in the low-frequency range (less than 103 Hz) and depend on the type of nanoimpurity and on its concentration. Despite the similarity in the chemical composition of SOR5, SOR10, and SOR15, the measured dependences of the electrical conductivity of the studied samples on the concentration of nanoimpurities are substantially different. In the case of the SOR10 impurity, the ionic component of the electrical conductivity depends on the concentration of SOR10 according to a power law with an exponent approximately equal to 0.5, which is typical for the bimolecular recombination of charge carriers (i.e., the behavior of a weak electrolyte). Liquid crystal samples containing SOR5 and SOR15 nanoimpurities behave in a similar way in a low concentration region (between 0.01 and 0.05 mass %). Interestingly, further increase in the concentration of nanodopants (>0.05 mass %) results in a dramatically different behavior. The electrical conductivity of liquid crystals doped with SOR5 undergoes a sharp increase whereas the electrical conductivity of samples containing SOR15 decreases.

У цій статті повідомлено про вплив нанодомішок SOR5, SOR10 і SOR15 на величину іонної провідності гомеотропно орієнтованого нематичного рідкого кристала 6CB. Електричні вимірювання проведено в широкому діапазоні частот (від 6 Гц до 106 Гц) при кімнатній температурі (293 K). Показано, що найбільші зміни електропровідності відбуваються в області низьких частот (менше ніж 103 Гц) і залежать від типу нанодомішки та її концентрації. Незважаючи на подібність хімічного складу SOR5, SOR10 та SOR15, виміряні залежності електропровідності досліджуваних зразків від концентрації нанодомішок суттєво відрізняються. У випадку домішки SOR10 іонна складова електропровідності залежить від концентрації SOR10 за степеневим законом із показником приблизно 0,5, що характерно для бімолекулярної рекомбінації носіїв заряду (тобто поведінка як слабкий електроліт). Зразки рідких кристалів, що містять нанодомішки SOR5 і SOR15, поводяться подібним чином в області низьких концентрацій (між 0,01 і 0,05 мас. %). Цікаво, що подальше збільшення концентрації нанодомішок (> 0,05 мас. %) приводить до різко іншої поведінки. Електропровідність рідких кристалів з домішкою SOR5 різко зростає, тоді як електропровідність зразків, що містять SOR15, зменшується.