87、染料与液晶：原理、应用及优势解析

染料与液晶：原理、应用及优势解析

1. 基本概念

1.1 液晶与二向色性染料

液晶是一种各向异性的有机材料，其棒状分子会呈现出特定的取向。而二向色性染料是具有棒状形状的有机分子，展现出独特的各向异性，其光吸收特性在平行和垂直于分子方向上有所不同，这种特性可用二向色比来表征。

1.2 宾主效应与光取向

宾主效应是一种电光效应，通过在电压可控的液晶盒内旋转二向色性染料分子，来调整二向色性以适应特定的光偏振。光取向则是指表面上的液晶与附着在该表面的二向色性染料分子相互作用而实现排列的过程。

2. 二向色性染料的特性

2.1 吸收各向异性与二向色比

当二向色性染料（“宾”）溶解在液晶（“主”）中时，会产生吸收各向异性（二向色性）。二向色性染料的序参数 (S_{dye}) 和二向色比 (N = D_{||}/D_{\perp}) 满足以下关系：
[S_{dye} = \frac{(N - 1)}{(N + 2)} \left(1 - \frac{3}{2} \sin^2 \beta \right)^{-1}]
其中 (D = -\log T)，(T) 是通过液晶盒的相对光透射率。二向色比 (N) 定义为二向色性染料溶液在液晶中平行（(D_{||})）和垂直（(D_{\perp})）于光偏振矢量取向时的吸光度之比。

2.2 不同类型的二向色性染料

• L 型染料 ：以 4 - 二甲基氨基 - 4’ - 硝基偶氮苯（DNANAB）为例，其吸收振子的纵向方向（(\beta = 0)），属于正