ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Приложение. Температуры фазовых переходов некоторых мезогенных органических соединений. Б. М. Болотин, Р. С. Шишова из "Жидкие кристаллы" Жидкокристаллическое состояние привлекает в последние годы все большее внимание химиков, физиков, биологов, специалистов в области инженерной оптики. В геометрической прогрессии возрастает число публикаций, в том числе монографического характера. Однако накопление информации происходит настолько быстро, что постоянно ош,ущается потребность в новых обобщениях. [c.7] Предлагаемая вниманию читателей книга составлена из ряда глав, посвященных отдельным особенно актуальным проблемам некоторые из них освещаются впервые. [c.7] В главе 1 предпринята попытка выявить связь жидкокристаллических свойств со структурой молекул органических соединений, на основе которой был бы возможен направленный синтез жидкокристаллических соединений с заданными свойствами. Во 2 главе анализируются данные по электрохимическим процессам, протекающим в тонких слоях жидкокристаллических материалов при возбуждении в них электрооптических эффектов эти процессы определяют срок службы жидкокристаллических индикаторов. [c.7] На основе результатов исследования фазовых равновесий (глава 5) возможен подбор смесей, обладающих необходимым для практического использования температурным интервалом жидкокристаллического состояния. [c.8] В 6—8 главах рассматривается использование жидких кристаллов в различных устройствах, предназначенных для оптической обработки информации (глава 6) применение жидких кристаллов как анизотропных растворителей в спектроскопии ЯМР и ЭПР (глава 7) и роль жидкокристаллического состояния в функционировании биологических систем, например, мембран (глава 8). [c.8] В монографии представлен обширный справочный материал. В Приложении приведены сводные таблицы температур фазовых переходов жидких кристаллов, синтезированных недавно и потому не включенных в ранее вышедшие справочные руководства. [c.8] Поскольку монография является коллективным трудом, естественно, что на характере изложения сказались научные интересы авторов. (В частности, в книге рассматриваются почти исключительно нематические жидкие кристаллы и в значительно меньшей степени — смектические и холестерические). Авторы будут признательны читателя.м за все предложения и замечания. [c.8] Жидкокристаллическое состояние — это термодинамически устойчивое агрегатное состояние, при котором вещество сохраняет анизотропию физических свойств, присущую твердым кристаллам, и текучесть, характерную для жидкостей. [c.9] Среди большого разнообразия типов жидких кристаллов особое место по своей практической значимости занимают нематические жидкие кристаллы, отличающиеся от прочих типов жидких кристаллов одноосной упорядоченностью, при которой молекулы выстраиваются таким образом, что их длинные оси параллельны друг другу. [c.9] Отдельные молекулы еще не обладают жидкокристаллическими свойствами, но им присуща способность, агрегируясь с другими молекулами, создавать частично упорядоченные структуры. Именно эта способность, называемая мезогенностью, является главным свойством жидкокристаллических соединений, а изучение связи между строением молекул и их мезогенностью составляет основу химии жидких кристаллов. [c.9] В настоящее время сут,ествует несколько теорий, объясняющих появление жидкокристаллического состояния. Наиболее широкое распространение получила статистическая теория, созданная Майером и Заупе и развитая рядом других авторов [1—4]. Согласно этой теории, наиболее важным фактором, определяющим вероятность возникновения жидкокристаллического состояния, являются силы дисперсионного взаимодействия. При переходе из изотропного состояния в жидкокристаллическое молекулы начинают ориентироваться параллельно друг другу при этом существенно увеличивается вклад диполь-дипольной составляющей дисперсионного взаимодействия, в результате чего возникает дополнительный энергетический выигрыш, стабилизирующий жидкокристаллическое состояние. Величина этого энергетического выигрыша в значительной мере определяется анизотропией молекулярной поляризуемости Аа = ац — —aJ, где аи и а, —поляризуемости в направлениях, параллельном и перпендикулярном длинной оси молекулы. [c.10] Из формулы следует, что температура изотропного перехода растет с увеличением анизотропии молекулярной поляризуемости, но снижается с увеличением мольного объема, зависящего от стерических факторов. [c.11] Приведенные примеры указывают на то, что необходимая для возникновения жидкокристаллического состояния анизотропия сил межмолекулярного взаимодействия в значительной мере определяется взаимодействием отдельных участков молекул. [c.12] Выше было рассмотрено влияние поляризуемости, геометрической анизотропии и дипольных моментов на формирование мезогенных свойств соединений. Эти факторы, в свою очередь, зависят от природы введенных в молекулу заместителей. [c.15] Замена кислорода на атом серы приводит к резкому сокращению температурного интервала нематической фазы или полному ее исчезновению. Кастеллано [19] , наблюдавший подобную зависимость для серосодержащих азометинов, объяснил сужение интервала мезофазы меньшей полярностью алкилтио-группы по сравнению с соответствующей алкокси-группой. Однако такая трактовка пе объясняет, почему при замене кислорода или серы на СНг-группу, обладающую еще меньшей полярностью, мезогенные свойства сохраняются. [c.17] Обобщая имеющиеся в литературе данные, можно прийти к выводу, что температурный интервал мезофазы зависит от длины алкильной цепи концевого заместителя. В большинстве случаев максимально большие интервалы соответствуют длине алкильной цепи в 4— 8 углеродных атомов. Практически во всех гомологических рядах имеет место чет-нечетная альтернация ширины мезофазы. Если в концевом заместителе содержится четное число атомов, то интервал мезофазы уже, чем у соседнего гомолога с нечетным числом атомов. [c.17] Форлендер [8] и продолживший его работы Вейганд [20] исследовали влияние заместителей типа К, ОН и СООК (Н = н-алкил) в различных гомологических рядах и нашли следующие зависимости. [c.17] По оси абсцисс отложено число атомов в концевом заместителе (п). / — изотропная жидкая фаза Я — нематическая фаза III — смектическая фаза IV — твердая кристаллическая фаза. [c.18] Аналогично зависят от длины алкильной цепи и тепловые характеристики фазовых переходов [22]. [c.18] Вернуться к основной статье