Зміна спектральних характеристик рідкокристаліцічного активного середовища допованого багатошаровими вуглецевими нанотрубками під дією нітроген діоксиду

І. Когут; З. Микитюк; Ю. Качурак; М. Вісьтак; О. Блавт; І. Кремер; О. Шимчишин; Р. Тимкович

doi:10.15330/pcss.26.1.23-28

Автор(и)

І. Когут Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, м. Івано-Франківськ, Україна
З. Микитюк Lviv Polytechnic National University, Lviv, Ukraine
Ю. Качурак Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
М. Вісьтак Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, м.Львів, Украіна
О. Блавт Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
І. Кремер Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
О. Шимчишин Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
Р. Тимкович Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.1.23-28

Ключові слова:

оптика, рідкі кристали, діоксид азоту, рідкокристалічний сенсор

Анотація

В роботі досліджено вплив діоксиду азоту (NO₂) на спектральні характеристики рідкокристалінчної суміші, легованої багатошаровими нанотрубками. Рідкокристалічну суміш синтезовано на базі холестеричного рідкого кристалу BLO-61 та нематика 5CB (26%) із широким діапазоном температур існування мезофази, концентрація нанотрубок становила до 0,7%. Встановлено, що введення нанотрубок в суміш призводить до істотного збільшення чутливості суміші до неорганічних речовин за рахунок збільшення абсорбції. Проведено аналіз зміни спектральних властивостей суміші при різних концентраціях діоксиду азоту в об'ємі сенсора та визначено коефіцієнт спектральної чутливості. Отримані результати вказують на можливе використання цієї суміші як чутливого елемента сенсора для виявлення азотних сполук у майбутньому.

Посилання

K.C. To, S. Ben-Jaber, &, I.P. Parkin, Recent developments in the field of explosive trace detection. ACS nano, 14(9), 10804 (2020); https://doi.org/10.1021/acsnano.0c01579.

J.S. Caygill, F. Davis, & S.P. Higson, Current trends in explosive. detection techniques. Talanta, 88, 14 (2012); https://doi.org/10.1016/j.talanta.2011.11.043.

L. Capineri, & E.K. Turmuş, (Eds.). Explosives detection: Sensors, electronic systems and data processing. (Springer Nature 2020).

R. Yoo, H.S. Lee, W. Kim, Y. Park, A. Koo, S.H. Jin, & W. Lee, Selective detection of nitrogen-containing compound gases. Sensors, 19(16), 3565 (2019); https://doi.org/10.3390/s19163565.

J. Song, M. Li, C. Zou, T. Cao, X. Fan, B. Jiang, & P.A. Peng, Molecular characterization of nitrogen-containing compounds in humic-like substances emitted from biomass burning and coal combustion. Environmental Science & Technology, 56(1), 119 (2021); https://doi.org/10.1021/acs.est.1c04451.

A. Leal‐Junior, M.S. Soares, P.M. de Almeida, & C. Marques, Cholesteric liquid crystals sensors based on nanocellulose derivatives for improvement of quality of human life: A review. Advanced Sensor Research, 2(10), 2300022 (2023); https://doi.org/10.1002/adsr.202300022.

A. Sen, K.A. Kupcho, B.A. Grinwald, H.J. VanTreeck, & B.R. Acharya, Liquid crystal-based sensors for selective and quantitative detection of nitrogen dioxide. Sensors and Actuators B: Chemical, 178, 222 (2013); https://doi.org/10.1016/j.snb.2012.12.036.

P.L. Kebabian, S.C. Herndon, & A. Freedman, Detection of nitrogen dioxide by cavity attenuated phase shift spectroscopy. Analytical chemistry, 77(2), 724 (2005); https://doi.org/10.1021/ac048715y.

Z. Mykytiuk, A. Fechan, V. Petryshak, G. Barylo, O. Boyko, Optoelectronic multi-sensor of SO2 and NO2 gases.Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Camputer Science, Proceedings of the 13th International Conference on TCSET 2016, 402-405, 7452070 (2016).

Z.M. Mykytyuk, H.I. Barylo, I.P. Kremer, Y.M. Kachurak, & O.Y. Shymchyshyn, Sensitive liquid crystal composites for optical sensors. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 768(2), 1-8 (2024); https://doi.org/10.1080/15421406.2023.2235865.

O. Sushynskyi, M. Vistak, Z. Gotra, F. Andriy, Z. Mykytyuk, Silicon dioxide nanoporous structure with liquid crystal for optical. Proceedings of SPIE- The International Society for Optical Engineering, 9127, 91271F (2014); https://doi.org/10.1117/12.2051742.

Z.M. Mykytyuk, Y.M. Kachurak, M.V. Vistak, I.T. Kogut, R.L. Politanskyi, O.Y. Shymchyshyn, & P.V. Vashchenko, Induced blue phase of cholesteric-nematic mixtures under the action of acetone vapors. Physics and Chemistry of Solid State, 25(1), 109 (2024); https://doi.org/10.15330/pcss.25.1.109-113.

E. Haller, H. Köppel, & L.S. Cederbaum, The visible absorption spectrum of NO2: A three-mode nuclear dynamics investigation. Journal of molecular spectroscopy, 111(2), 377 (1985); https://doi.org/10.1016/0022-2852(85)90013-X.

S.S. Brown, Absorption spectroscopy in high-finesse cavities for atmospheric studies. Chemical reviews, 103(12), 5219 (2003).

S. Berciaud, L. Cognet, P. Poulin, R.B. Weisman, & B. Lounis, Absorption spectroscopy of individual single-walled carbon nanotubes. Nano letters, 7(5), 1203 (2007); https://doi.org/10.1021/nl062933k.

C. Dong, Z. Zhou, X. Gu, Y. Zhang, G. Tong, Z. Wu, & F. Tang, Dynamic Spectral Modulation on Meta‐Waveguides Utilizing Liquid Crystal. Advanced Science, 10(34), 2304116 (2023); https://doi.org/10.1002/advs.202304116.

W. Wojcik, M. Vistak, Z. Mykytyuk, R. Politanskyi, I. Diskovskyi, O. Sushynskyi, I. Kremer, T. Prystay, A. Jaxylkova, I. Shedreyeva, Technical solutions and SPICE modeling of optical sensors. Przeglad Electrotechniczny, 96(10), 173 (2020); https://doi.org/10.15199/48.2020.10.18.

M.J. Dewar, & R.S. Goldberg, Effects of central and terminal groups on nematic mesophase stability. The Journal of Organic Chemistry, 35(8), 2711 (1970).

M. Hagar, H.A. Ahmed, & G.R. Saad, Mesophase stability of new Schiff base ester liquid crystals with different polar substituents. Liquid Crystals, 45(9), 1324 (2018); https://doi.org/10.1080/02678292.2018.1435831.

D. Ster, U. Baumeister, J.L. Chao, C. Tschierske, & G. Israel, Synthesis and mesophase behaviour of ionic liquid crystals. Journal of Materials Chemistry, 17(32), 3393 (2007); https://doi.org/10.1039/B705519F.

M. Khan, & S.Y. Park, Liquid crystal-based proton sensitive glucose biosensor. Analytical chemistry, 86(3), 1493 (2014); https://doi.org/10.1021/ac402916v.

O. Batir, E. Bat, & E. Bukusoglu, Strain-enhanced sensitivity of polymeric sensors templated from cholesteric liquid crystals. Soft Matter, 16(29), 6794. (2020); https://doi.org/10.1039/D0SM00905A.

B. Montrucchio, A. Sparavigna, & A. Strigazzi, A new image processing method for enhancing the detection sensitivity of smooth transitions in liquid crystals. Liquid crystals, 24(6), 841(1998); https://doi.org/10.1080/026782998206669.

Z.M. Mykytyuk, M.V. Vistak, I.T. Kogut, & V.S. Petryshak, Highly sensitive active medium of sensor NO2, based on cholesteric nematic mixture with impurities of carbon nanotubes. Physics and Chemistry of Solid State, 22(3), 426 (2021); https://doi.org/10.15330/pcss.22.3.426-431.