ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы И все-таки нематик упругий из "Жидкие кристаллы" Оказалось, что именно в нематике эффект наиболее просто наблюдать. Это вызвано относительной слабостью сил молекулярного взаимодействия в таком жидком кристалле. Уже говорилось о том, что, если не принимать специальных мер, нематик как бы разбивается на осколки или зернышки. Ориентация отдельного зерна при этом довольно случайна. Ведь у нас пока нет никаких оснований считать то или иное направление в нематике избранньм. Такое положение и способствует своеобразной анархии среди зерен (но не среди молекул в зерне). Значит, нужно каким-то образом указать зернам на необходимость придерживаться определенного и нужного нам направления. Способов сделать это немало. [c.51] Зерна нематика имеют примерно такой же размер. Зерна, ближайшие к поверхности стекла, взаимодействуют с ним с помощью механизма притяжения, который мы уже обсуждали. Поэтому зерна нематика накрепко прилипают к стеклу. Их сцепление с твердой поверхностью наибольшее, если они укладываются в приготовленные борозды параллельно направлению полировки. Ведь в этом случае молекулы зерен наиболее близко подходят к поверхности стекла. [c.52] Таким образом, огромное число зерен, находящихся непосредственно на стекле, как бы замораживается параллельно единственной оси Ь и не может быть сдвинуто с места никакими тепловыми толчками. Теперь весь слой нематика получает совершенно четкое указание, как ему надо ориентироваться. Последующие тонкие прослойки зерен по своей ориентации подстраиваются к предыдущим прослойкам, и так происходит по всей толще нематика. Правда, если полная толщина оче 1Ь ве лика, влияние стекла, конечно, ослабевает, и на больших расстояниях от него опять появляются многочисленные трещины . Но если толщина слоя нематика (1 составляет 0,01—0,1 мм, то можно быть уверенным, что весь слой ориентирован одинаково. В этом случае он совершенно прозрачен. [c.52] Более сложная конструкция из осей Ь, подобная изображенной на рис. 30, получается в нематике просто. Надо, всего-навсего, повернуть одну из стеклянных пластинок вокруг оси г на 90°. При этом оси полировки пластинок составят между собой угол 90°. В результате оси зерен, стремясь равняться на стеклянные поверхности, совершат в толще слоя плавный разворот на 90° (рис. 37, б). Между прочим, в этом легко убедиться, поместив нашу конструкцию между скрещенными поляризаторами так, как показано на рисунке. В случае (а) свет не проходит сквозь оптическую систему, в то время как в случае (б) свет сквозь нее пройдет. [c.53] Напротив, хвосты у молекул химически устроены так, что они совершенно безразличны к воде, как жир или воск. Хвост представляет собой длинную цепь из атомов углерода и водорода типа изображенной на рис. 38, а. Такие хвосты сильно притягивают длинные молекулы нематика, поскольку те и другие очень похожи. [c.54] Следовательно, складывается такая картина (рис. 38,6) добавленные молекулы прилипают дипольными головками к стеклу, их хвосты вертикальны к пластинке, хвосты заставляют ближайшие молекулы нематика выстроиться перпендикулярно к поверхности стекла. Далее в глубь нематика команды выстроиться в вертикальном направлении уже подаются молекулами жидкого кристалла. Как мы уже знаем, оптическая система на рис. 38, б не пропускает свет. [c.54] Но было бы опрометчиво заявить, что в нематике вообще нет никаких упругих сил. Все-таки упругость в жидком кристалле существует и она связана с тем, что в разных точках нематика может быть неодинаково ориентирована оптическая ось Ь. Ведь молекулы стремятся быть параллельными друг другу. Что же произойдет, если на соседних участках нематика молекулы по какой-либо причине приобретут разную ориентацию (рис. 37, б и 39) Конечно, ориентация молекул будет сопротивляться этому и, как только причина будет устранена, станет одинаковой в любом месте слоя. Так что, если стеклянные пластинки на рис. 37,6 и 39 ничем не удерживаются, под действием молекулярных сил они займут параллельное положение, причем совпадут и оси полировки. [c.55] Тогда даже столь слабые упругие силы восстановят ис-ходное направление вектора Ь. [c.56] Изогнутость оптической оси играет свою роль при втягивании нематика в узкую щель между двумя стеклами параллельно направлению полировки. При этом оптическая ось изгибается подобно тетиве лука, готового послать стрелу по направлению движения. Следователь, но, натяжение тонкой жидкой пленки на поверхности, о котором мы уже говорили, увеличивается в нематике за счет упругих сил ориентации. Может быть и так, что поверхностная пленка нематика вогнута, но оптическая ось. перпендикулярна направлению движения и не испытывает изгиба. В этом случае натяжение поверхности меньше, и, значит, втягивание жидкости должно происходить медленнее. [c.56] А теперь взглянем на звезды — дефекты ориентации молекул, изображенные на рис. 32 и 33. Фактически лучи этих звезд и есть оптические оси, т. е. упругие струны. Видно, что в центрах звезд пучки осей наиболее сильно сжаты (рис. 32 и 33, б) или растянуты (рис. 33, а и 33, в). Значит, в окрестностях нитей нематика возникают заметные силы растяжения или сжатия. Напомним, что в данном случае нити проходят через центры звезд перпендикулярно плоскости рисунков. Такие звезды растяжения и сжатия притягивают друг друга, потому что разреженность одной из них могла бы компенсироваться большей плотностью другой (рис. 41). Например, с помощью микроскопа видно, как пара дефектов, изображенных на рис. 32 и 33,а, стягивается в одну точку и исчезает. Это убедительно свидетельствует о существовании упругих сил ориентации в нематике. [c.57] Вернуться к основной статье