Katkılı sıvı kristallerin viskoelastik ve elektrooptik özelliklerinin ışık saçılması yöntemiyle incelenmesi ve yapay sinir ağları ile modellenmesi
Investigation of electrooptical and viscoelastical properties of doped liquid crystals via light scattering methods and modelling of these crystals with artifical neural networks.
Yazar: ÖMER POLAT
Danışman: PROF. DR. SAİT EREN SAN
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada iki amaç güdülmüştür. İlk olarak, Methyl Kırmızı (MR) ve Disperse Kırmızı (DR) azo ve anthraquinone boya katkılı nematik sıvı kristal (SK) moleküllerin ışık saçılması şiddetleri, saçılma açısı ve uygulanan besleme voltajına bağlı olarak, ayrıca, MR boya katkılı nematik SK moleküllerin ışık saçılması şiddetleri sıcaklığa bağlı olarak ölçülmüştür. Ölçümler sonucunda 4 farklı SK parametresi hesaplanmıştır: regresyon metoduyla visko-elastik sabitlerin oranları (K11/K22 ve K33/K22), Freedericksz voltajı, faz geçiş sıcaklıkları ve çiftkırıcılık çizilen grafikler vasıtasıyla hesaplanmıştır. Tüm bu ölçülen SK parametrelerin, kullanılan boya türüne bağlı olduğu görülmüştür.İkinci olarak, doğrusal olmayan evrensel fonksiyon yaklaşımcısı, çok tabakalı ileri beslemeli yapay sinir ağı (ÇTİYSA) vasıtasıyla, teorik olarak bilinmeyen, doğrusal olmayan azo ve anthraquinone boya katkılı SK saçılma şiddeti fonksiyonlarının, ampirik fiziksel formülünün (AFF) açık formu oluşturulmuştur. ÇTİYSA, verilen deneme verileri setini öğrenerek, boya katkılı SK'lar için kurulan ve önceden bilinmeyen saçılma şiddet fonksiyonlarını tam olarak tahmin etmeyi başarmıştır. ÇTİYSA-AFF, ayrıca, kullanılan boya türü bağımlılığını teyit etmektedir. Sonuç olarak, ÇTİYSA saçılma şiddeti içinde barındırdığı fiziksel yasaları tutarlı bir şekilde ortaya çıkarmıştır. Moleküler doğrusal olmayan fizikte önemli bir potansiyel uygulama olan ÇTİYSA-AFF, türev-integral alma, minimizasyon gibi çeşitli matematiksel araçlar vasıtasıyla daha başka SK'ların moleküler yapı parametreleri ile ilgili saçılma şiddeti bilgisini elde etmede kullanılabilir. Böylesi bilgilerin yeni optik materyallerin geliştirilmesinde yararlı olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
The aim of this study is two-fold. Firstly, light-scattering intensities in methyl red (MR) azo and disperse red (DR) anthraquinone dye-doped nematic liquid crystal (LC) molecules were measured in relation to scattering angle and applied bias voltage. Also, light-scattering intensities in MR doped nematic LC molecules were measured in relation to temperature. Four NLC parameters were calculated: the visco-elastic constant ratios (K11/K22 and K33/K22) using data-regression, Freedericksz voltages, phase transition temperature and birefringence from the graphs drawn. All these LC parameters were found to be dependent on the kind of the dye used.Secondly, by nonlinear universal function approximator, layered feedforward neural network (LFNN), explicit form of empirical physical formulas (EPFs) for theoretically unknown nonlinear azo and anthraquinone dye-doped LC scattering intensity functions were constructed. Learning the given test set, LFNN succeed to estimate scattering intensity functions which is unkown and constructed for dye doped liquid crystals. The LFNN-EPFs, too, confirmed the dependency on the kind of dye used. In conclusion, physical laws embedded in the scattering data can be consistently extracted by LFNN. One significant potential application in molecular nonlinear optics domain is that these LFNN-EPFs, by various mathematical tools such as differentiation, integration, and minimization, can be used to obtain further NLC scattering intensity knowledge related molecular structural parameters. Such knowledge in turn may prove useful in developing new optical materials.