Электрооптические эффекты в полимерах

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ПОЛИМЕРАХ [c.213]

И их макромолекулярную структуру. В сильном электрическом поле электрооптические эффекты должны возникать и в твердых полимерах, однако такие эффекты относительно слабы и с трудом поддаются измерению. [c.214]

Удельные постоянные Керра К, определенные по формуле (1), составляют для исследованных жесткоцепных полимеров 10 — 10 см -г (В/300) , что на 2—5 порядков превышает значения К для растворов соответствующих мономеров и гибкоцепных полимеров. Исследование равновесного электрооптического эффекта в растворах жесткоцепных полимеров обнаружило резкую зависимость постоянной Керра от молекулярной массы [50—56] [c.45]

Однако в применении к растворам гибких, цепных макромолекул этот метод оказывается малопродуктивным. Действительно, мы видели (гл. I, А), что каждую цепную молекулу можно разбить на статистические сегменты, ориентации которых в пространстве взаимно независимы. Если сегмент анизотропен относительно своей оптической (электрической или магнитной) поляризуемости, то во внешнем поле (электрическом или магнитном) он будет вращаться, ориентируясь осью наибольшей поляризуемости в направлении поля. Однако вследствие отсутствия корреляции в ориентациях различных сегментов возникающая при этом макроскопическая анизотропия раствора оказывается пропорциональной общему числу сегментов, независимо от того, входят они в состав более длинных или более коротких цепей. Поэтому электрическое (электрооптический эффект Керра) и магнитное (магнитооптический эффект Котон — Мутона) двойное лучепреломление в растворе полимера пропорционально весовой концентрации растворенного вещества, практически не зависит от его молекулярного веса и обычно мало отличается от эффекта, наблюдаемого в растворе мономера равной концентрации. [c.497]

Особенности и специфика внутримолекулярной организации описанных гребнеобразных полимеров оказывают существенное влияние на формирование надмолекулярного жидкокристаллического состояния в их растворах. В этих системах свойства как концентрированных растворов, так и полимеров в массе определяются надмолекулярным порядком, образуемым боковыми цепями макромолекул. Это можно проиллюстрировать, например, анализируя электрооптические свойства при переходе от разбавленных растворов к концентрированным или при изучении эффекта Керра в условиях, близких к температурам расслоения раствора. [c.112]

Рассмотренный механизм ориентации молекул гибкоцепных полимеров в электрическом поле подтверждается также отсутствием в их растворах дисперсии эффекта Керра в области радиочастот. Дисперсия константы Керра этих макромолекул может проявляться в области частот 10 —10 Гц, характерной для частотной зависимости электрического двойного лучепреломления низкомолекулярных жидкостей [33]. Следует отметить, что рассматриваемые электрооптические свойства молекул гибкоцепных полимеров определяются не только их равновесной гибкостью, но в значительной степени также и кинетической. Действительно, как следствие внутримолекулярных вращений отдельных полярных [c.36]

Основные суждения о кинетической гибкости молекул полимеров, а также об их размерах и форме в растворе можно получить, изучая зависимость электрооптических характеристик макромолекул от молекулярной массы М. Исследование ЭДЛ в ряду молекулярных масс [50—57] обнаружило сильную зависимость области дисперсии (а следовательно, и времен релаксации) эффекта Керра от М (см. рис. 3). Эту зависимость можно понять, лишь допустив, что основную роль в ЭДЛ раствора играет механизм поляризации, связанный с вращением макромолекулы как целого. Характер зависимости г от Л1 можно представить в виде х=ЬМ", где Ь — постоянная, а л с возрастанием М изменяется от 2,7 (что соответствует конформации жесткой палочки) до 1,5 (не-протекаемый гауссов клубок) (рис. 4) [10]. [c.39]

Нелинейно-оптические явления. В настоящее время гребнеобразные ЖК полимеры, содержащие фрагменты красителей [4ли мезогенные системы , исследуются в качестве электрооптических сред, а также используются для изучения нелинейных эффектов второго порядка, например для генерации второй гармоники (см. гл. 12, а также [26, 27]). Для изучения нелинейно-оптических эффектов второго и третьего порядков (х эффекта), таких, как генерация третьей гармоники, оптический эффект Керра [20, 28], предложены некоторые типы лиотропных ЖК систем на основе линейных полимеров с мезогенными группами в основной цепи. [c.13]

Одним из первых полимеров с высокой равновесной жесткостью основной цепи, для молекул которого были получены количественные конформационные и структурные характеристики, был синтетический полипептид поли-у-бензил-Ь-глутамат (ПБГ) [41]. Было установлено, что в растворителях, в которых сохраняется вторичная структура а-спирали [42], форма молекул ПБГ в растворе с ростом молекулярной массы изменяется от палочкообразной до гауссового клубка [43—45]. Моделируя макромолекулу ПБГ червеобразной цепью [9] и используя гидродинамические теории персистентных цепей, нашли равновесную жесткость цепей ПБГ (а = 500 А) и ш г спирали >. = 2,2 А. Изучение ЭДЛ в растворах ПБГ в смешанных растворителях (дихлорэтан — дихлоруксусная кислота) показало [46], что увеличение доли деспира-лизующего компонента (дихлоруксусной кислоты), приводящее к конформационному переходу спираль — клубок [47, 48], в результате которого ПБГ становится типичным гибкоцепным полимером с равновесной жесткостью а 10 А, существенно изменяет электрооптические свойства растворов ПБГ. Экспериментальные данные (рис. 1 и 2) наглядно демонстрируют на примере одного и того же образца ПБГ весьма различные электрооптические эффекты в растворах жесткоцепного и гибкоцепного полимеров. Значения К, полученные для растворов ПБГ в дихлоруксусной кислоте, на четыре порядка меньше постоянных Керра для того же полимера в дихлорэтане (рис. 1). С другой стороны, для растворов ПБГ в дихлорэтане характерно наличие релаксационных явлений (рис. 2,а), тогда как в дихлоруксусной кислоте они практически не проявляются (рис. 2,6). [c.37]

А. Нелинейная оптика (НЛО). Хорошо известно, что оптическая восприимчивость второго порядка отличается от нуля только в ориентированных средах, не имеющих центра симметрии (нецентросимметричных средах) (см. гл. 12). Эта величина отвечает за электрооптический эффект преобразования частоты (генерация второй гармоники) и смещение частот. Органические материалы в данном смысле имеют уникальные возможности и находятся сегодня в центре внимания. Упорядоченные молекулярные структуры с большим нелинейным откликом, пригодные для генерации второй гармоники, можно получать из монокристаллов, пленок Лэнгмюра — Блоджетт, а также молекулярно легированных (допированных) и ориентированных полимеров. [c.207]

Первые экспериментальные данные, появивщиеся в литературе по изучению электрооптических свойств гибкоцепных полимеров в растворе [15—17], подтвердили основные выводы теории. Оказалось, что макроскопическая анизотропия раствора, вызванная электрическим полем, практически не зависит от молекулярной массы полимера и обычно мало отличается по значению и совпадает по знаку с эффектом, наблюдаемым в растворе соответствующего мономера равной массовой концентрации [15—22]. Рядом авторов были предприняты попытки связать постоянную Керра/С полимеров в растворе с параметрами внутреннего вращения в полимерной цепи [23—26]. Экспериментально наблюдавшаяся зависимость К от молекулярной массы М [17—22, 27, 29] объяснялась либо различной тактичностью цепей [24], либо эффектами исключенного объема [25]. Однако имеющиеся экспериментальные данные [17—22] свидетельствуют о том, что различия в значениях К в ряду молекулярных масс весьма малы и практически лежат в пределах ошибок опыта. Сильная зависимость постоянной Керра от М, наблюдавшаяся в растворах поливинилхлорида [27] и поливинилбромида [28], по-видимому, является следствием неполной растворимости указанных полимеров в используемых растворителях [29—31]. Тот факт, что значение К для растворов гибкоцепных полимеров не превосходит, а нередко и меньше значения К для раствора соответствующего мономера, означает, что анизотропия, а следовательно, и размеры электрического сегмента (кинетической единицы), независимо ориентирующегося в электрическом поле, значительно меньше анизотропии (и размеров) сегмента Куна, который у большинства гибкоцепных полимеров содержит 5 = 6—8 мономерных звеньев [Ю]. В этом наглядно проявляется механизм поляризации гибкоцепных полимеров вращение каждого мономерного звена цепи происходит практически независимо от других. Нередко получаемое значение 5<1 обычно трактуется как проявление взаимодействия между звеньями, препятствующих их вращению [32]. [c.36]

Наиболее уникальными представляются электрооптические свойства растворов н есткоцеппых полимеров, проявляюп1,иеся в двойном лученре-ломлении в электрическом поле (эффект Керра), а также в их диэлектрической поляризации. [c.145]

Вообще говоря, не существует идеального материала, органического или неорганического, удовлетворяющего всем необходимым требованиям. Полагают, однако, что на основе гребнеобразных полимеров можно создать материалы со свойствами, делающими их очень привлекательными для применения в оптически нелинейных устройствах. Хотя использование органических полимерных материалов в приборостроении еще только начинается, уже достигнуты некоторые результаты в создании оптических волноводов или в демонстрации нелинейных эффектов. Лайтел и др. [22] сообщали об электрооптических модуляторах в 1 пде поляризованных полимерных плиток измеренный ими электрооптический коэффициент составлял 2,8 пм/В. [c.453]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология