ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Примеры определения структуры жидких кристаллов из "Структурный анализ жидкостей и аморфных тел" Молекулы ПАА обладают отрицательной диэлектрической анизотропией. Их диэлектрическая постоянная минимальна в направлении длинных осей. В постоянном электрическом поле напряженностью до 50 В/см молекулы ориентируются своими длинными осями перпендикулярно силовым линиям. С увеличением напряженности ориентация молекул в поле изменяется и устанавливается вдоль линий напряженности. Смена ориентации молекул в электрическом поле объясняется течением вещества, возникающим в образце как следствие диэлектрической анизотропии и поляризуемости молекул. [c.261] В переменных электрических полях в интервале частот 4—60 кГц молекула ПАА ориентируется как параллельно, так и перпендикулярно линиям напряженности поля, при этом ориентация молекул зависит от частоты и температуры. При данной температуре параллельная ориентация молекул преобладает при низких частотах, что обусловлено движением вещества в направлении поля. По достижении некоторой граничной частоты при данной температуре образца ориентация молекул становится перпендикулярной линиям напряженности. Такое поведение молекул в переменном электрическом поле, очевидно, связано с тем, что дипольный момент молекулы ПАА направлен перпендикулярно ее длине. [c.261] Для пика 3,6 А и примыкающего к нему пику 5,3 А площадь равна примерно шести, что соответствует числу ближайших соседей фиксированной молекулы. [c.262] Таким образом, данные рентгеновского эксперимента позволяют охарактеризовать структуру жидкокристаллического состояния, выяснить ее изменение при воздействии температуры, электрического и магнитного полей. [c.263] Согласно этой схеме, твердый кристаллический ЭААК при 107° С переходит в жидкую смектическую фазу А. При дальнейшем нагревании смектическая жидкая фаза А при 118°С сменяется нематической, которая при 138°С переходит в изотропное состояние. При охлаждении изотропного расплава процесс образования жидкокристаллических фаз идет в обратном направлении. В процессе переохлаждения расплава смектической фазы А появляется монотропная смектическая модификация типа В. [c.263] На рис. 10.10 показана схема основных рефлексов на рентгенограммах ориентированных нематической фазы и смектических мезофаз А и В. Рефлексы смектической фазы А в меридиональном направлении вызваны рассеянием рентгеновского излучения на молекулярных слоях. Они почти точечны и имеют второй и третий порядки. Это говорит о строгой слоистости и высокой степени ориентации молекул в слоях. Экваториальные рефлексы являются следствием периодичности расположения молекул в слое. Угловое размытие этих рефлексов в пределах 20—30 С вызвано наклоном молекул в слое относительно оси 2. [c.263] Рентгенограмма смектической фазы В по расположению рефдексов похожа на рентгенограмму фазы А. Небольшое различие состоит в том, что рефлексы от фазы В имеют зернистое строение, рефлексы же от фазы А сплошные. Очевидно, что структура фазы В более упорядочена, чем фазы А. [c.264] Дифракционные рефлексы смектических фаз А и В соответствуют съемке, когда поток рентгеновского излучения скользит вдоль смектических слоев. Если же его направить перпендикулярно смектическим молекулярным слоям, то на рентгенограмме отчетливо вырисовывается гексагональное расположение молекул в слое. На рентгенограмме нематической фазы экваториальные рефлексы более размыты, что является следствием большого наклона осей молекул относительно оси текстуры. Наличие малоугловых меридиональных рефлексов указывает на то, что при переходе вещества из смектического состояния в нематическое слоевая структура полностью не исчезает, а частично сохраняется в высокотемпературной фазе. [c.264] Описание структуры жидкокристаллического состояния вещества с помощью радиальных функций распределения сопряжено с трудоемкими вычислениями. Их можно обойти, применяя метод оптической аналогии. Его сущность состоит в том, что предполагаемая структура вещества заменена двумерной моделью (маской), а рентгеновское излучение — монохроматическим пучком света. [c.265] Для расшифровки структуры снимают две маски одну — из модели предполагаемой структуры, другую — из рентгенограммы. Модель представляет собой систему полосок длиной 25 мм и шириной 3—4 мм, нанесенных на бумаге в соответствии с предполагаемым размещением молекул на плоскости. Маска — это позитивная фотография модели и рентгенограммы жидкого кристалла. Размер маски порядка сечения лазерного пучка (2—3 мм). Маску ставят на пути монохроматического излучения лазера и на расположенном за ней экране наблюдают дифракционную картину. Та модель считается достоверной, дифракционная картина которой напоминает расположение рефлексов на рентгенограмме исследуемого вещества. Разумеется, метод оптической аналогии является сугубо качественным. [c.265] Отметим, что для смектических жидких кристаллов характерно большое разнообразие способов расположения молекул в слоях, о чем свидетельствуют данные Фурье-анализа кривых интенсивности и оптического моделирования. Молекулы в смектических слоях могут располагаться параллельно и антипараллельно друг другу, чем достигается их более плотная упаковка. Они могут иметь согласованные наклоны в слоях. В этом случае межплоскостное расстояние, найденное из меридиональных рефлексов, оказывается меньше, чем расчетная длина молекулы. [c.265] Воздействие магнитного поля на смектическую мезофазу приводит к изгибу слоев, наклону их на угол а относительно направления поля, что фиксируется на рентгенограмме в виде узких малоугловых рефлексов, обусловленных межмолекулярной интеграцией. Возможны также вращения молекул вокруг нормали к плоскости слоя и т. д. При переходе смектической фазы в нематическую слоистое расположение молекул в небольших областях сохраняется, о чем свидетельствуют малоугловые рефлексы на рентгенограммах в меридиональном направлении. [c.265] Смектические мезофазы обладают более плотной упаковкой молекул и более высокой степенью их ориентации по сравнению с нематической. Структура смектической мезофазы менее чувствительна к изменению температуры вследствие того, что молекулы объединены в слои. [c.265] Вернуться к основной статье