Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Жидкие кристаллы являются чрезвычайно интересным объектом для микроскопических наблюдений. Как правило, идентификация различных текстур нематической, холестерической и смектической мезофаз производилась с помощью поляризационной микроскопии [1, 2], а уж затем подтверждалась более строгими структурными методами. Проведение оптических экспериментов в тонком слое жидкого кристалла, заключенного между плоскопараллельными стеклами, показало, что молекулы жидкокристаллического препарата обладают значительной адгезией к поверхности подложки. Поэтому зачастую стекла оказывают ориентирующее действие на тонкий слой жидкого кристалла, что препятствует переориентации образца в силовых полях, но в то же время может быть использовано для получения различных текстур.

ПОИСК





Оптические свойства

из "Жидкокристаллическое состояние полимеров"

Жидкие кристаллы являются чрезвычайно интересным объектом для микроскопических наблюдений. Как правило, идентификация различных текстур нематической, холестерической и смектической мезофаз производилась с помощью поляризационной микроскопии [1, 2], а уж затем подтверждалась более строгими структурными методами. Проведение оптических экспериментов в тонком слое жидкого кристалла, заключенного между плоскопараллельными стеклами, показало, что молекулы жидкокристаллического препарата обладают значительной адгезией к поверхности подложки. Поэтому зачастую стекла оказывают ориентирующее действие на тонкий слой жидкого кристалла, что препятствует переориентации образца в силовых полях, но в то же время может быть использовано для получения различных текстур. [c.114]
Однако большие оси молекул могут располагаться не только параллельно стеклам, но и перпендикулярно им, образуя, как уже указывалось раньше, гомеотроп-ную текстуру. В скрещенных поляроидах препарат, имеющий гомеотропную текстуру, не обладает двулучепре-ломлением, т. е. поле погашено. [c.116]
Четвертая текстура по классификации Грея — каплевидная. Эта текстура часто образуется при охлаждении термотропных жидких кристаллов, находящихся в изотропном состоянии. Она характеризуется появлением в изотропной среде двулучепреломляющих капель, в которых иногда при скрещенных поляроидах виден темный крест. Плечи креста лежат параллельно принципиальным плоскостям поляроидов, и при вращении препарата на предметном столике крест остается неподвижным. Молекулы внутри капель расположены радиально или концентрическими окружностями вокруг центра, что дает основание считать их жидкими сферолитами. Слияние капель приводит к образованию одной из перечисленных выше текстур. [c.116]
Холестерические жидкие кристаллы являются разновидностью нематических и отличаются от последних спиральной закрученностью друг относительно друга плоскостей, внутри которых сохраняется нематический порядок. Холестерическая структура обладает локальной цилиндрической симметрией со слабым двухосным порядком [76], что и отражается на характеристиках соответствующих текстур. В общем случае для холестерических жидких кристаллов характерны три вида текстуры конфокальная, гранжановская и гомеотропная (периодическая). [c.116]
При сдвиге покровного стекла конфокальная текстура разрушается, и образуется плоская слоистая текстура с винтообразной закрученностью слоев друг относительно друга — так называемая гранжановская (слои Гранжана) текстура. Ось холестерической спирали (винта) перпендикулярна стеклам и следовательно параллельна оптической оси микроскопа. Благодаря закру-ченности слоев такая текстура вращает плоскость поляризации поляризованного света. Удельное вращение плоскости поляризации может достигать около 30 000 град/мм [2]. [c.117]
Наконец, по аналогии с нематическими в холестерических жидких кристаллах наблюдается гомеотропная текстура. В этом случае плоскости ориентации молекул лежат перпендикулярно подложке. При незначительной регулярности вторичной структуры (спиральные фрагменты с длиной меньшей, чем шаг винта ) такие участки в видимом свете практически прозрачны. Но при высокой регулярности строения гомеотропная текстура переходит в периодическую, характеризуемую наличием в препарате параллельных, равноотстоящих линий, ширина которых равна полушагу Р холестерической спирали. [c.117]
Смектические жидкие кристаллы также могут образовывать конфокальную текстуру. Домены смектической мезофазы имеют положительный оптический знак (у холестерических жидких кристаллов он отрицательный). Разрыв оптической непрерывности среды происходит по эллипсу и гиперболе, а поскольку молекулярная ориентация около этих фигур меняется, то в препарате возникают дисинклинации. Если отдельные домены имеют общие смектические слои, то образуется полигональная текстура. В такой текстуре каждый слой принадлежит нескольким доменам, переходя из одного в другой. Наконец, капли смектического жидкого кристалла могут иметь гомеотропную текстуру и текстуру, аналогичную каплевидной. [c.117]
В предыдущих главах были перечислены основные полимерные системы, проявляющие в определенных условиях жидкокристаллический порядок. В данной главе нет смысла останавливаться на всех типах полимерных жидких кристаллов как из соображений краткости, так и простоты изложения. Поэтому в дальнейшем речь будет идти о свойствах только двух классов анизотропных систем растворов полипептидов и ароматических полиамидов. [c.118]
Синтетические полипептиды и белки относятся к полимерам, жесткость молекулярных конформаций которых создается за счет образования вторичных структур 7]. Известно, что в целом ряде растворителей (диоксан, метиленхлорид, хлороформ, л-крезол) молекулы ПБГ существуют в виде а-спиралей, стабилизированных внутримолекулярными водородными связями [8—10]. В других растворителях (например, трифторуксусная и ди-хлоруксусная кислоты, гидразин) молекулы ПБГ (в разбавленных растворах) находятся в конформации статистического клубка [11—12]. Но даже в одном и том же растворителе, изменяя концентрацию или температуру, можно наблюдать образование или разрушение упорядоченных конформаций, т. е. конформационные переходы [8, 13]. [c.118]
Поляризационно-оптические эффекты, отражающие структурно-релаксационные процессы, протекающие в анизотропном растворе ПБГ после заполнения им плоской ячейки толщиной 1 мм, подробно рассмотрены Робинсоном [15, 16, 18]. После заполнения вблизи кромки ячейки в препарате появляются эквидистантные линии, параллельные кромке. Постепенно линии распространяются в поле зрения с образованием нерегулярных групп. Далее следует перестройка первичных групп в периметры практически правильных многоугольников. Наблюдаемые грани многоугольников светятся в поляризованном свете и имеют тенденцию к распространению на соседние области. При повороте предметного столика микроскопа интенсивность свечения таких участков не меняется, но при повороте анализатора монотонно уменьшается (или увеличивается). [c.119]
Модель холестерического жидкого кристалла в плане (а) и в разрезе по А—Б (б). [c.120]
Робинсон [15, 16, 18] в качестве грубой аналогии строения таких растворов, приводит схему, изображенную на рис. 4.1. [c.120]
Подставляя в это выражение значение п раствора ра-цематной смеси О- и -изомеров поли-у-бензилглутама-тов (смесь образует нематическую мезофазу со стабильным двулучепреломлением), Робинсон показал пригодность его для оценки шага спирали. Отсюда же получено дополнительное подтверждение того, что холестерические жидкие кристаллы являются закрученными нематическими. [c.122]
Рассеяние света жидкими кристаллами является одним из их фундаментальных свойств. Исторически первой оптической характеристикой мезофаз была мутность, или опалесценция [1, 2], обусловленная существованием в системе флуктуаций определенного свойства. В изотропных системах поляризация рассеиваемого в малых углах луча (например, за счет флуктуаций плотности) практически идентична поляризации падающего луча. Поэтому в скрещенных поляроидах рассеяния не наблюдается. При наличии оптической анизотропии системы происходит пропускание рассеиваемого света при скрещенных поляроидах. Это служит доказательством того, что рассеяние света в жидких кристаллах происходит главным образом вследствие согласованных флуктуаций направлений ориентации оптических осей молекул и доменов и в результате оптической активности [23]. [c.122]
Для полимерных жидких кристаллов типичны четырехлепестковые, центрально-симметричные и эллипсоидальные дифрактограммы. Характерным для них является близкий порядок интенсивностей (поляроиды скрещены) и (поляроиды параллельны) картин рассеяния. Вид дифрактограмм от жидких кристаллов лабилен в связи с легкостью переориентации молекул. Отсюда возникает возможность оценки степени ориентации, а в некоторых случаях и размера рассеивающих элементов по характеру трансформации дифрактограмм при ориентационном процессе. [c.123]
Дальнейшее развитие это направление получило в работах Френкеля с сотр. [13, 19, 25—29]. В их исследованиях была применена техника малоуглового рассеяния света на объектах ПБГ — диоксан и ПБГ — дихлоруксусная кислота. Последняя система является особенно интересной, поскольку, как уже говорилось раньше, в разбавленных растворах дихлоруксусная кислота является деспирализующим растворителем и молекулы ПБГ в таких растворах имеют конформацию статистического клубка. Однако по мере увеличения концентрации клубки трансформируются в а-спирали с образованием анизотропных растворов. [c.123]
Холестерическая структура не является единственно возможной для растворов ПБГ. Имеются данные о том, что в набухших пленках ПБГ возможна реализация подобия смектической структуры [34], а по мере повышения температуры раствора можно наблюдать мезофаз-ные переходы [13, 27]. [c.124]
При заполнении кювет толщиной 0,05—1 мм с большими скоростями по окончанию течения раствор ПБА светится в поляризованном свете при любом положении относительно скрещенных николей [37]. Со временем в растворе образуются микрообласти, имеющие преимущественное направление ориентации макромолекул и изменяющие интенсивность свечения (или окрашивания) при повороте образца относительно поляроидов. В препарате появляются линии, рассматриваемые как микрообъемы с одномерной протяженностью, значительно отличающиеся по ориентации от окружающей среды. По аналогии с терминологией низкомолекулярных жидких кристаллов такие линии трактуются как дисинклинации. Постепенно участки с различной ориентацией макромолекул сливаются, цветность исчезает (это особенно заметно на толстых слоях), число дисинклинаций уменьшается (в пределе они исчезают совсем), и начинает просматриваться направление потока при заполнении кюветы (появляются темные и светлые штрихи, ориентированные вдоль линий тока). [c.125]


Вернуться к основной статье


© 2024 chem21.info Реклама на сайте