Одной из актуальных задач в материаловедении является создание стимул-чувствительных материалов, способных изменять свои свойства под влиянием внешних воздействий. Азобензол-содержащие полимеры изменяют свои свойства под воздействием света. Эти полимеры содержат в своем составе азобензольные хромофоры, которые переходят из основного транс-состояния в возбужденное цис-состояние при световом облучении. Вероятность транс-цис перехода зависит от ориентации хромофора по отношению к поляризации света, что приводит к ориентационному упорядочению и деформации этих полимеров. Настоящая работа посвящена развитию теории кинетики фотоиндуцированного упорядочения и деформации азобензол-содержащих полимеров. В предыдущих теоретических работах исследована деформация азобензол-содержащих полимеров в стационарном состоянии под воздействием света, а также кинетика деформации под влиянием линейно-поляризованного света. В настоящей работе предложена теория кинетики деформации и упорядочения этих полимеров под воздействием циркулярно-поляризованного света. Показано, что под воздействием циркулярно-поляризованного света относительное удлинение полимера вдоль направления распространения света может достигать значений в 2 раза выше, чем при облучении линейно-поляризованным светом той же интенсивности. Чем выше интенсивность света, тем больше величина фотоиндуцированной деформации. В зависимости от структуры полимера и ориентации хромофоров в полимерных цепях может наблюдаться либо растяжение, либо сжатие материала вдоль оси распространения света. Результаты теоретических расчетов находятся в качественном согласии с имеющимися в литературе экспериментальными данными. Таким образом, показана возможность управления величиной и направлением фотоиндуцированной деформации путем варьирования интенсивности и поляризации света, а также путем изменения структуры полимера. Результаты работы могут представлять интерес для практических приложений, где требуется управление деформацией материалов с помощью светового облучения (искусственные мышцы, робототехника, машиностроение и т.д.).
One of actual tasks in materials science is the development of stimuli-sensitive materials which are able to change their properties under external influences. Azobenzene-containing polymers change their properties when exposed to light. These polymers contain in their structure azobenzene chromophores which are transformed from the ground trans-state to an excited cis-state under illumination with the light. The probability of the trans-cis transition depends on the orientation of the chromophores relative to the polarization direction of the light, leading to orientational ordering and deformation of these polymers. The present work is devoted to theoretical study of the kinetics of photoinduced ordering and deformation in azobenzene-containing polymers. In previous theoretical works, the deformation of azobenzene-containing polymers under illumination with the light in a steady state, as well as the kinetics of deformation under the influence of linearly polarized light, were investigated. In the present work, the theory of the kinetics of deformation and ordering in these polymers under the influence of circularly polarized light is proposed. It is shown that relative elongation of the polymer along the direction of light propagation under illumination with the circularly polarized light can reach values 2 times higher than under illumination with linearly polarized light of the same intensity. The higher is the light intensity, the greater is the magnitude of photoinduced deformation. Depending on the polymer structure and on the orientation of azobenzene chromophores in polymer chains, either stretching or compression of the material along the direction of light propagation can be observed. The results of theoretical calculations are in qualitative agreement with experimental data available in the literature. Thus, the proposed theory demonstrateы the possibility to control the magnitude and direction of photoinduced deformation by varying the intensity and polarization of light, as well as by changing the structure of the polymer material. Results of the work may be of interest for practical applications that require control of deformation of materials using light irradiation (artificial muscles, robotics, mechanical engineering, etc.).