INVESTIGATION OF DIELECTRIC BEHAVIOR WITH V2O5 NANOPARTICLE DOPING TO NEMATIC LIQUID CRYSTAL

In this study, samples were prepared by adding Vanadium Pentoxide (V2O5) nanoparticles to the E7 nematic liquid crystal in various proportions. The real and imaginary dielectric constants of these samples were investigated at room temperature using an impedance analyzer in the frequency range of 100 Hz to 20 MHz and a DC voltage range of 0-40 Volts. The real dielectric constant showed a rapid decrease at low frequencies, then remained approximately constant with slight variations, eventually decreasing towards zero around 0.2 MHz. The imaginary dielectric component decreased at low frequencies, behaved almost as a constant, and exhibited a peak at around 3 MHz before decreasing towards zero at higher frequencies. The real dielectric constant exhibited a sudden increase at low voltages and then continued to remain relatively constant at higher voltages. The imaginary dielectric component, on the other hand, decreased rapidly at low voltages, then increased again at a certain voltage, formed a peak, and decreased towards zero. To determine the relaxation frequency and time of the samples, Cole-Cole graphs were obtained for the real and imaginary parts of the dielectric constant. It was observed that the radius of the semicircle associated with the pure liquid crystal in the graph was larger for the doped samples, indicating an interaction between the ions of the nematic liquid crystal and the V2O5 nanoparticles. This suggests compatibility with the use of V2O5 material in electrical energy storage devices.

Bu çalışmada Vanadyum Pentaoksit (V2O5) nanoparçacık, E7 nematik sıvı kristaline farklı oranlarda katkılanarak numuneler elde edilmiştir. Bu numunelerin gerçel ve sanal dielektrik sabitlerinin frekansa ve voltaja bağlı olarak değişimleri empedans analizör ile 100 Hz-20 MHz frekans ve 0-40 Volt DC voltaj aralığında oda sıcaklığında incelenmiştir. Gerçel dielektrik sabiti düşük frekanslarda hızlı bir düşüş göstermiştir, sonra yaklaşık sabit kalarak çok az azalarak değişmiştir, 0.2 MHz frekans değerinde azalarak sıfıra gitmektedir. Sanal dielektrik kısmı düşük frekanslarda azalmakta, sonra neredeyse sabit gibi davranmakta ve daha yüksek frekanslarda artarak yaklaşık 3 MHz frekans civarında pik yapmaktadır ve daha yüksek frekanslarda azalarak sıfıra yaklaşmaktadır. Gerçel dielektrik sabiti düşük voltajlarda birden bire artış göstermekte ve daha sonra daha yüksek voltajlarda sabit bir şekilde devam etmektedir. Sanal dielektrik kısmı ise düşük voltajlarda hızlıca azalırken, belirli bir voltaja geldiğinde yeniden artışa geçmekte ve bir pik yaptıktan sonra azalarak sıfıra yaklaşmaktadır. Numunelerin gevşeme frekansı ve zamanını belirlemek için dielektrik sabitinin gerçel ve sanal kısım eksenlerinde Cole-Cole grafiği elde edilmiştir. Nematik sıvı kristalin iyonları ile katkı malzemesi V2O5 nanoparçagın iyonlarının etkileştiği, grafikteki saf sıvı kristale ait yarım çemberin yarıçapının katkılı numunelerinkinden büyük olduğu görülmektedir. Bu ise V2O5 malzemenin elektrik enerjisi depolama aygıtlarında kullanımı ile uyumlu olduğunu göstermektedir.