ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Количественное описание структуры жидких кристаллов из "Структурный анализ жидкостей и аморфных тел" При изучении структуры и свойств жидких кристаллов наиболее полную информацию можно получить в ориентированном их состоянии. Ориентацию молекул жидких кристаллов можно произвести действием на образец магнитного или электрического поля, продавлива-нием вещества через капилляр, а также натиранием в одном направлении стеклянных пластинок, между которыми помещается жидкокристаллическое вещество. [c.254] Одним из лучших способов ориентации является постоянное магнитное поле. Оно максимально ориентирует молекулы жидких кристаллов, в нем нет течения вещества, как в постоянном электрическом поле. Длинные оси молекул располагаются вдоль силовых линий магнитного поля. Такая ориентация вызывается диамагнитной анизотропией. Молекулы располагаются так, чтобы направление наибольшей восприимчивости совпадало с направлением магнитного поля. Как показывают экспериментальные данные, диамагнитная анизотропия в основном определяется количеством бензольных колец в молекуле. Чем их больше, тем выше степень ориентации молекул. При изучении строения жидких кристаллов необходимо сочетать идеи классической симметрии и статистики. Подобный подход успешно был применен Б. К- Ванштейном для описания строения агрегатов цепных молекул. Молекулы жидких кристаллов не являются цепными, но значительно удлинены. Это позволяет распространить на них систематику, относящуюся к цепным молекулам. [c.254] На рис. 10.4 показан график функции D(a) для п-азоксианизола в зависимости от напряженности магнитного поля. Подобные кривые можно строить также в зависимости от молекулярной массы и температуры, что позволяет получить наглядное представление о влиянии указанных факторов на ориентацию молекул. Из рисунка видно, что функция D(a) имеет максимальное значение вдоль оси Z. При фиксированной температуре D a) тем больше, чем больше напряженность магнитного поля. Опыт показывает, что с увеличением температуры функция D(a) размывается, ее значения по оси Z уменьшаются до V. для изотропного расплава. Соответствующие изменения претерпевает и степень ориентации молекул, которая постепенно убывает с ростом температуры. Структура вещества становится все более разупорядоченной. [c.256] Молекулы жидких кристаллов могут совершать повороты вокруг равновесного положения. [c.257] Эти повороты можно характеризовать функцией /(ф), дающей вероятность нахождения молекулы под углом ф относительно равновесного положения (рис. 10.5). При этом под поворотами следует подразумевать статистический разброс ориентаций различных молекул вокруг равновесного положения. Когда тепловые колебания молекул вокруг главной оси велики, может наблюдаться реальное враш,ение. [c.257] Элементом разупорядоченности является также параллельный сдвиг молекул вдоль оси . Эти нарушения описываются функцией сдвига т(2), которая получается переносом центров масс всех молекул вдоль оси 2. Для идеального кристалла центры масс всех молекул совмещаются в точках, отстоящих друг от друга на расстоянии с, равном толщине смектического слоя (рис. 10.6, а). При наличии сдвигов функция т(г) обнаруживает максимумы и минимумы (рис. 10.6, б). Для нематической фазы функция сдвига не обнаруживает ни максимумов, ни минимумов центры масс молекул образуют вдоль оси почти непрерывный ряд точек, что эквивалентно бесконечно малым статическим трансляциям, функция т(г) имеет постоянное значение (рис. 10.6, в). [c.257] Радиальные функции распределения. Для количественного описания координационного ближнего порядка в жидких кристаллах Б. К. Ванштейном и И. Г. Чистяковым был применен метод Фурье-анализа кривых интенсивности рассеяния рентгеновского излучения. Они показали, что в зависимости от степени упорядоченности молекул, а следовательно вида дифракционных картин, для анализа структуры жидких кристаллов следует применять различные функции распределения. [c.258] Максимумы функции 2ягрц(г) соответствуют расстояниям между осями молекул, а площадь под ними — числу осевых атомов в проекции на базисную плоскость ). [c.259] Площадь под максимумом на кривой 2ялрмол(г) дает число молекул, окружающих данную молекулу. [c.259] Здесь гиг — координаты атома в прямом и обратном пространствах. Числовые значения г определяются соотношением г = Не = 1с, где с — период идентичности вдоль оси 2, / — номер слоевой линии. Функция р(гг) дает наиболее полную информацию о строении объекта, так как для ее построения используется распределение интенсивности по всей рентгенограмме. [c.260] Это же уравнение справедливо и для неориентированного жидкокристаллического вещества. Для ориентированного образца имеет место несколько иное соотношение. [c.260] Чтобы по этой формуле вычислить значение 1, нужно знать направление и степень ориентации молекул. Эти параметры можно найти по измерению распределения интенсивности по дуге главного экваториального максимума, применяя для расчета соотношение (10.2). [c.260] Вернуться к основной статье