Abstract ZnO nanoparticles (nps) have wide range of applications and improve the optical parameters of molecules of soft liquid crystalline (LC) materials. The present paper mainly discusses the optical studies on LC materials regarding p-n-butyloxybenzoic acid (4oba) and p-n-butylbenzoic (4ba) compound along with homogeneous dispersion of ZnO nps in lower weight concentration, i.e., 1, 1.5, 2 and 2.5 wt%. The existence and size of ZnO nps in LC compounds are well determined through spectroscopic techniques such as scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The temperatures of LC compounds and phase transitions are determined by using polarizing optical microscopy (POM) and differential scanning calorimetry (DSC) which is found to decrease with increasing concentration of dispersed ZnO nps. Image enhancement with visual quality matrix method is used to improve the quality of the image. Specially designed wedge-shaped modified spectrometer is used to determine the refractive indices with different wavelengths (460, 500, 570 and 635 nm). The refractive indices measured are fitted with two and three coefficient Cauchy model. Further, the order parameter S of the molecules of 4ba and 4oba with dispersed ZnO nps are determined by molecular field models namely Kuczynski, Vuks and effective geometry model, respectively. From the data, it is found that the values of birefringence (δn) and order parameter (S) of the molecules of 4oba and 4ba are enhanced with the dispersion of ZnO nps with increasing weight concentrations in the stabilized nematic thermal region.

中文翻译：

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ZnO纳米颗粒分散液晶对正丁氧基/丁基苯甲酸的双折射、有序参数及图像分析研究

摘要 ZnO 纳米粒子（nps）具有广泛的应用，可以改善软液晶（LC）材料分子的光学参数。本论文主要讨论了对正丁氧基苯甲酸 (4oba) 和对正丁基苯甲酸 (4ba) 化合物以及 ZnO nps 以较低重量浓度（即 1、1.5、2 和 2.5 wt%）均匀分散的光学研究. 通过光谱技术，如扫描电子显微镜 (SEM) 和 X 射线衍射 (XRD)，可以很好地确定 LC 化合物中 ZnO nps 的存在和大小。LC 化合物的温度和相变是通过使用偏光显微镜 (POM) 和差示扫描量热法 (DSC) 确定的，发现随着分散的 ZnO nps 浓度的增加而降低。图像增强采用视觉质量矩阵方法来提高图像质量。特殊设计的楔形改良光谱仪用于测定不同波长（460、500、570和635 nm）的折射率。测量的折射率符合二系数和三系数柯西模型。此外，具有分散的 ZnO nps 的 4ba 和 4oba 分子的有序参数 S 分别由分子场模型即 Kuczynski、Vuks 和有效几何模型确定。从数据中发现，4oba和4ba分子的双折射（δn）和有序参数（S）值随着ZnO nps在稳定向列热区中重量浓度的增加而分散。特殊设计的楔形改良光谱仪用于测定不同波长（460、500、570和635 nm）的折射率。测量的折射率符合二系数和三系数柯西模型。此外，具有分散的 ZnO nps 的 4ba 和 4oba 分子的有序参数 S 分别由分子场模型即 Kuczynski、Vuks 和有效几何模型确定。从数据中发现，4oba和4ba分子的双折射（δn）和有序参数（S）值随着ZnO nps在稳定向列热区中重量浓度的增加而分散。特殊设计的楔形改良光谱仪用于测定不同波长（460、500、570和635 nm）的折射率。测量的折射率符合二系数和三系数柯西模型。此外，具有分散的 ZnO nps 的 4ba 和 4oba 分子的有序参数 S 分别由分子场模型即 Kuczynski、Vuks 和有效几何模型确定。从数据中发现，4oba和4ba分子的双折射（δn）和有序参数（S）值随着ZnO nps在稳定向列热区中重量浓度的增加而分散。测量的折射率符合二系数和三系数柯西模型。此外，具有分散的 ZnO nps 的 4ba 和 4oba 分子的有序参数 S 分别由分子场模型即 Kuczynski、Vuks 和有效几何模型确定。从数据中发现，4oba和4ba分子的双折射（δn）和有序参数（S）值随着ZnO nps在稳定向列热区中重量浓度的增加而分散。测量的折射率符合二系数和三系数柯西模型。此外，具有分散的 ZnO nps 的 4ba 和 4oba 分子的有序参数 S 分别由分子场模型即 Kuczynski、Vuks 和有效几何模型确定。从数据中发现，4oba和4ba分子的双折射（δn）和有序参数（S）值随着ZnO nps在稳定向列热区中重量浓度的增加而分散。