Жидкие кристаллы структуры

Делаются попытки объяснить некоторые процессы, протекающие в живых организмах с помощью теории жидких кристаллов. Протоплазма живой клетки по ряду свойств близка к жидкокристаллическому состоянию. Распространение импульса возбуждения по нерву может быть описано переходами различных жидкокристаллических состояний. Возникновение жизни на уровне самосборки надмолекулярных структур, возможно, по своему механизму близко к образованию жидкокристаллических структур. [c.167]

Нефтяные системы можно отнести к объектам нового направления в физике конденсированных сред, получившем условное название физики мягкого состояния и объединяющем физику полимеров, жидких кристаллов, критических явлений, коллоидно-дисперсного состояния [4]. Существует значительная корреляция между свойствами на микро-, мезо- и макроуровнях их супрамолекулярной организации (рис. 1.) В соответствии с обобщенными принципами химической кибернетики [5] технологический процесс рассматривается как передача и закрепление в материале определенной информации, которая и определяет комплекс его свойств. Носителем информации является структура исходного материала. В замкнутом технологическом цикле 1Е=соп81, где I — уровень информации, заложенный в исходном сырье, а Е — энергетические затраты на технологической стадии. Чем больше информации заложено в исходном сырье, тем меньше необходимо за[тратить энергии для достижения необходимого уровня конечных свойств. Технологические режимы должны быть такими, чтобы уровень исходной структурной организации сырья не только не уменьшался в ходе превращений (такое возможно в силу неопределенности структурных перестроек в ходе технологического процесса), а возрастал, достигая максимальной степени в конечном продукте. Рис. 1 иллюстрирует возможности управления процессами на макроуровне влиянием на микроструктуру нефтяных систем. [c.174]

Пластинчатые мицеллы являют собой пример жидкокристаллического состояния вещества. По характеру расположения молекул они являются смектическими жидкими кристаллами, которым свойственна слоистая структура при наличии ближнего порядка упаковки молекул в слоях Такие жидкие кристаллы называют лиотропны-м и, поскольку они существуют в жидкой среде, являющейся вторым компонентом системы (тогда как обычные жидкокристаллические системы однокомпонентны). Пластинчатые мицеллы, в отличие от сферических, слабо заряжены, что обусловлено высокой степенью связывания противоионов поверхностью мицелл вследствие высокой ионной силы концентрированных растворов ПАВ. [c.43]

Как и в случае низкомолекулярных жидких кристаллов, структуру ЖК полимеров определяли на основании данных термического анализа, оптической микроскопии и рентгенографии. Однако из-за различий в вязкости, временах релаксации и термической стабильности в ЖК полимерах мезофазы идентифицировать труднее, чем в низкомолекулярных жидких кристаллах. Все аспекты определения структуры ЖК полимеров подробно обсуждаются в гл. 6. В настоящем разделе мы хотели бы только отметить трудности, встретившиеся при изучении Se фазы. [c.200]

Структура жидкой воды. Для объяснения аномальных свойств воды в жидком состоянии учеными созданы различные модели ее структуры. В основе многочисленных моделей жидкая вода рассматривается как кристаллическое вещество (жидкие кристаллы). Упорядоченное (кристаллическое) расположение частиц воды в жидком состоянии доказано экспериментально. Полагают, что прн плавлении льда его решетка частично разрушается и эти пустоты и ажурная структура льда заполняются освободившимися молекулами воды. Плотность жидкой воды вследствие этого увеличивается. Учеными подсчитано, что в жидкой фазе при 0°С несвязанные, заполняющие пустоты молекулы составляют около 16% от их общего количества. [c.9]

Различают следующие структуры термотропных жидких кристаллов. [c.149]

АНИЗОТРОПИЯ — явление, состоящее в том, что физические свойства тел (механические, оптические, электрические, магнитные и др.) в отличие от изотропии, в зависимости от направления, различны. А. обусловлена строением тела, наличием кристаллической структуры или асимметрией молекул. Практическое значение имеет А. кристаллов, жидких кристаллов, полимеров. [c.26]

Рис. 3.13. Схема холестерического жидкого кристалла и модель его спиральной структуры

Работы Брукса и Тейлора [15-16] о мезофазных превращениях при термолизе нефтепродуктов послужили очередным толчком для развития физических идей фазового перехода. Эти идеи в основном заключались в рассмотрении возникающих при термолизе структур, напоминающих по ряду свойств традиционные жидкие кристаллы. Акцент в исследованиях нефтепродуктов стал смещаться в сторону изучения их коллоидных свойств и процессов структурирования в жидкой фазе. Было введено понятие нефтяные дисперсные системы . [c.31]

В преобразователях на жидких кристаллах используются плоские ячейки с прозрачными электродами. Топография магнитного поля рассеяния на поверхности объекта контроля воздействует на структуру жидкого кристалла, заполняющего ячейки, и формирует соответствующее оптическое изображение, которое может быть использовано непосредственно в процессе контроля или преобразуется в электрический сигнал для дальнейшей обработки. [c.143]

Растворяющая способность маточной среды определяет стадии образования мезофазы. При этом маточную среду и образующуюся из нее мезофазу можно рассматривать как раствор нематических жидких кристаллов эвтектического состава [2-10]. Д. Брукс и Д. Тейлор [2-6] установили, что пластичные мезо-фазные образования обусловливают формирование анизотропных углеродных структур. [c.40]

Образование мезофазы начинается в объеме изотропной жидкости при 390-400 С. При этом на ультратонких срезах с помощью электронного микроскопа обнаружены мезофазные сферы размером около 0,1 мкм. Их зародыши и первые частицы мезофазы, не видимые под микроскопом, имеют еще меньшие размеры [2-6]. Между температурами Та и (рис. 2-7) образуются нематические жидкие кристаллы. С ростом температуры они необратимо переходят в анизотропный углерод. По-видимому, показанные на диаграмме области изотропного углерода состоят из смешанных структур изотропной и анизотропной. По мере приближения сплава к однокомпонентному состоянию образующийся углерод становится все более изотропным. При соотношениях между мезофазой и изотропной средой не больше 1 1 рост сфер происходит без их слияния. При этом сохраняется сферическая форма частичек, а их диаметр увеличивается до нескольких десятков микрон. [c.46]

Весьма интересной особенностью полимеров является способность перехода в промежуточное (мезофазное) по отношению к жидкому и твердому состояниям жидкокристаллическое фазовое состояние. Оно характеризуется вполне определенными исходными структурой и физическими свойствами, а также способностью их быстрого изменения под влиянием внешних воздействий. Жидкие кристаллы, с одной стороны, обладают высокой пластичностью (легко переходящей в текучесть), а с другой стороны, обнаруживают характерную для твердых веществ спонтанную оптическую анизотропию. [c.30]

В зависимости от особенностей упаковки цепных молекул различают лиотропные и термотропные полимерные жидкие кристаллы [53]. Лиотропное жидкокристаллическое состояние наиболее характерно для жесткоцепных полимеров, способных к весьма специфическому фазовому расслоению. Жидкие кристаллы этого типа обычно представляют собой двух- или трехкомпонентные системы, различающиеся по типу структур на слоистые, стержневидные и кубические. В термотропном жидкокристаллическом состоянии обычно находятся линейные блок-сополимеры и гребнеобразные полимеры. Их термодинамически устойчивое мезоморфное анизотропное состояние занимает промежуточное положение по отношению к твердой и жидкой фазам. [c.30]

Высокая чувствительность структуры жидких кристаллов к изменениям температуры и внешним полям, влияние структурных перестроек на оптические, электрические и другие свойства обусловили широкое применение жидких кристаллов в различных областях современной техники. [c.201]

Вследствие низкой энергии связи между ориентированными молекулами жидкие кристаллы легко изменяют свою структуру под действием электрических и магнитных полей, света, давления, температуры. Время отклика на внешнее воздействие может составлять 1 10- с. Благодаря таким свойствам жидкие кристаллы нашли широкое применение в индикаторных устройствах электронных часов и микрокалькуляторов, дисплеях и телевизионных экранах. Обнаружено каталитическое действие жидкокристаллической среды — ориентация молекул в структуре [c.166]

Структура жидких кристаллов легко изменяется при нагревании, воздействии электрических и магнитных полей, механических напряжений и т. д., в результате чего изменяются их физические свойства. Таким образом можно управлять физическими свойствами жидких кристаллов с помощью слабых внешних воздействий. Жидкие кристаллы широко применяются в цветных дисплеях, термометрах, буквенно-цифровых индикаторах и других устройствах записи и хранения информации. [c.63]

Вскоре после этого открытия немецкий физик О. Леман показал, что мутная промежуточная фаза обладает структурой, сходной с кристаллической. Такие же удивительные свойства Леман обнаружил у нескольких других органических веществ. Всем им он дал название жидкие кристаллы , а фаза между твердой и истинной жидкой впоследствии была названа мезофазой. [c.249]

Жидкокристаллическое состояние свойственно многим белкам и жирам, веществам, входящим в состав костей, мозга, мышц, сухожилий ферментам, передающим наследственные признаки. В жизнедеятельности человека и животного большую роль играет холестерин, который сам по себе не жидкий кристалл. Жидкими кристаллами являются его эфирные соединения. Нарушение обмена этих соединений в организме приводит к заболеванию атеросклерозом. Чтобы уметь управлять механизмом образования и разрушения жидких кристаллов в организме человека, нужно знать их структуру и свойства. [c.249]

Спиралеобразная структура холестерических жидких кристаллов обусловливает специфические оптические их свойства. Жидкие кристаллы подобного типа являются наиболее оптически активными среди всех известных веществ. Они могут поворачивать плоскость поляризации света на угол порядка несколько десятков радиан. Строгая периодичность холестерических молекулярных слоев — аналог дифракционной решетки. При освещении ее белым светом она окрашивается в разные цвета. Это происходит от того, что световые волны рассеиваются под разными углами, что непосредственно следует из формулы Вульфа—Брэгга [c.252]

Системы с пониженной размерностью. Обычные теории межмолекулярного вклада в протонную магнитную релаксацию, предложенные для трехмерных систем, не применимы для систем с пониженной размерностью, например для одномерных (Ш) или двумерных (2D) систем. Вместе с тем при исследовании структуры воды в гидрофильных объектах системы такого типа встречаются довольно часто например, вода, адсорбированная на плоской подложке, вода между плоскими пластинками слоистых силикатов или вода в плоских бислоях лиотропных жидких кристаллов — все это характерные примеры 2D-систем. Обзор теорий магнитной релаксации для систем с пониженной размерностью дан в работе [607]. Интересной особенностью неограниченных систем с пониженной размерностью является то, что для них функция спектральной плотности при малых частотах расходится и I (со- 0)->оо. Для ограниченных систем (когда величина d на рис. 14.1 конечна) расходимости при малых частотах нет, но для таких систем на кривой зависимости T i(t ) наблюдаются два минимума, соответствующие условиям (uqT 1 и (ooTiat l, где -Tiat ii /(4D, ). Детальное обсуждение экспериментальных результатов по ЯМР релаксации в ограниченных двумерных системах приведено в работе [608]. [c.237]

Проведенными за последние два десятилетия специальными (спектральными, микроскопическими и др.) исследованиями (Брукса, Тейлора, Уайтта, Хонда, Р.Н.Гимаева, З.И.Сюняева и др.) в продуктах карбонизации органических полимеров, нефтяных и каменноугольных пеков, остатков и индивидуальных ароматических углеводородов были обнаружены анизотропные микросферические структуры размером 0,1 - 20 мкм, обладающие специфическими свойствами жидких кристаллов и получившие название мезофазы. Это открытие имеет исключительно важное научное и практическое значение и позволяет более точно установить механизм термодеструктивных превращений нефтяного сырья. Мезофаза представляет собой слоистый жидкий кристалл, состоящий преимущественно из конденсированных арома- [c.57]

При эволюции ПС могут образоваться, как минимум, два вида карбенов, если последние рассматривать как ПС с выродившимися сольватными оболочками за счет полимеризационного перехода из нее в ядро молекул асфальтенов. Первый вид - это анизотропный карбен (рис. 1.16), который получается, когда ПС образована голоядерными структурами. В отсутствие длинных алкильных заместителей асфальтены в ядре будут связываться за счет спин-спинового и я-взаимодействия, что способствует росту ядра в направлении оси "С" графитовой структуры. Утонение сольватной оболочки до слоя диамагнитных молекул соответствует моменту образования карбенов, коллективное состояние которых может быть отнесено к так называемым полимерным жидким кристаллам, которые в последнее время обнаружены и интенсивно исследуются [51,52]. Различие в размерах карбенов и их молекулярном весе не может препятствовать образованию мезофазы. Такая возможность показана в работе [53]. Образование вторичной мезофазы в нефтяных дисперсных системах обнаружено в работе [54] при термолизе. Такие карбены приводят к образованию волокнистого нефтяного углерода, как это, например, показано в работе [c.45]

Специфически действующими веществами могут быть также жидкие кристаллы. Так называются некоторые вещества, свойства которых лежат между свойствами кристаллических твердых веществ и нормальных изотропных жидкостей. Жидкие кристаллы могут существовать в трех фазах — смектической, холестерической и нематической. В последней фазе молекулы могут свободно перемещаться только в параллельных плоскостях. В связи с такой упорядоченной структурой нематические жидкие кристаллы проявляют селективное сродство по отношению к линейным молекулам. Они удерживают, например, п-замещенные бензолы сильнее, чем Л1-изомеры. [c.63]

Другой пример связан с регистрацией макрорелаксационных процессов в полимерных нематических жидких кристаллах. Мы уже несколько раз упоминали о жесткоцепном волокнообразующем полимере поли-п-бензамиде (ПБА). В соответствии с теорией Флори (см. гл. I и VI) этот полимер при молекулярных массах порядка 10 и концентрациях порядка 10% образует нематическую фазу. Однако фаза эта неупорядс ченна в том смысле, чтО имеет как бы поликристаллическую структуру. Объем раствора распадается на малые домены, границы между которыми образованы дисинклинациями, играющими ту же роль, что дислокации в обычных кристаллах. [c.279]

Обычно кристаллы классифицируют по признакам общей симметрии. В этом отношении жидкие кристаллы можно подразделять на смектические, нематические и холестерические. Для смектических жидких кристаллов, обычно являющихся термотропными, характерен ближний одномерный и ориентационный порядок, что имеет место и у твердых кристаллов. У нематических жидких кристаллов проявляется дальний ориентационный порядок в каком-либо одном направлении. Аналогичный порядок расположения молекул имеют и холестерические жидкие кристаллы, но они отличаются по равновесной структуре и текстуре. Существующие в различных жидких кристаллах видимые в обычный оптический микроскоп дефекты структуры получили название дисинклинаций. Иногда одна часть полимерной системы имеет смектическую, а другая — нематическую фазу. При этом может происходить переход [c.30]

Отметим, что для ряда частично-кристаллических полимеров (полидиэтилсилоксана, различных полиорганофосфазенов) характерно наличие существенно разделенных по температурной шкале областей плавления трехмерной кристаллической структуры и жидких кристаллов. Эти фазовые переходы представляют собой эндотермические процессы и реализуются в широком интервале температур, причем 7 пл <7 пл [c.31]

Предпосылкой образования холестерической структуры является особенность строения молекул холестерина. В состав этих молекул входят труднодеформируемые плоские скелеты, состоящие из пятичленных и шестичленных колец. Группы атомов на концах выступают из плоскости. Такая структура не имеет центра симметрии и оптически активна. Поэтому холестерические жидкие кристаллы вращают плоскость поляризации проходящего света. Им, как и смектическим и нематическим жидким кристаллам, свойственно двойное лучепреломление. [c.254]

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ — термодинамически устойчивое состояние веще-стпа, промежуточное по своим свойствам между жидким состоянием и кристаллическим. На диаграмме состояния Ж- к. всегда имеют четкую замкнутую область устойчивого существования. Известно около 3000 органических веществ, способных к образованию Ж- к. Молекулы этих веществ имеют удлиненную форму, а наличие боковых ответвлений сокращает область существования Ж. к. Для Ж. к. известны две структурные формы существования 1) нематическая форма, при которой молекулы вытянуты параллельно друг другу, и 2) смектическая форма, в которой молекулы образуют слои, располагаясь перпендикулярно к плоскости этих слоев. Некоторые коллоидные системы, например водные растворы мыл, дают образования типа Ж. к., называемые лиотропными. По мере увеличения количества растворителя система становится сначала смектической, затем нематической и, наконец, переходит в изотропную жидкость. В смектических мыльных растворах молекулы мыла образуют двойные слои, обращенные полярными группами к воде, выполняющей роль прослойки между этими двойными слоями. Наличие такой структуры объясняет моющее действие мыльных растворов. Исследование Ж- к. имеет важное значение для теории строения вещества и представляет большой интерес для техники, био-логин медицины. [c.97]

ЖИДКОСТИ — агрегатное состояние тела промежуточное между твердым и газообразным состояниями. По своей высокой плотности и малой сжимаемости, а также по наличию сильного межмоле-кулярного взаимодействия Ж. близ1 и к твердым телам и существенно отличаются от газов. Наряду с этим, изотропность, текучесть (способность легко изменять внешнюю форму под действием малых нагрузок) приближают их к газам. Вязкость Ж., в отличие от газон, резко падает с повышением температуры. Ж- ограничена со стороны низких температур переходом в твердое или стеклообразное состояние. Для каждого вещества характерна критическая температура, выше которой Ж. не может существовать в равновесии с собстпеиным паром. Под влиянием поверхностною натяжения Ж- стремится приобрести форму шара. Как правило, вещества имеют только одну жидкостную модификацию, за исключением некоторых веществ, для которых наблюдается как нормальная жидкая фаза, так и анизотропные фазы. Это жидкие кристалл , а также гелий, который может находиться в двух жидких фазах. Структура и физические свойства Ж- зависят от химической индивидуальности образующих ее частиц и от характера и интенсивности сил, действующих между ними. В Ж- существует т. наз. ближний порядок , проявляющийся в том, что число окружающих молекул и их взаимное расколожение в среднем для всех молекул одинаково. [c.97]

Однако известно уже несколько тысяч веществ, которые в жидком состоянии обладают, как и твердые кристаллы, анизотропными свойствами. Такие вещества называют жидкими кристаллами. Своеобразие структуры жидких кристаллов проявляется в том, что образующие их частицы могут свободно перемещаться друг относительно друга, при этом их ориентация сохраняется. Частицы или располагаются таким образом, что их оси ориентированы нитеобразно в одном направлении, или размещены в параллельных слоях, внутри которых движение частиц разупорядоченно. Первый тип жидких кристаллов называют нематическим или нитеобразным, второй — смектическим (смегма — мыло). Жидкокристаллическое состояние, реализуется, например при растворении в воде ацетата холестерина, олеатов калия и аммония, различных липидов, а также других веществ, как правило, органической природы, молекулы которых имеют нитеобразную структуру. Анизотропность жидких кристаллов влияет на их электрические, оптические и магнитные свойства. [c.75]

Термодинамических исследований жидких кристаллов немного, но они все же дают представление о порядках энергетических эффектов, отвечающих переходам твердое вещество — мезофаза и мезофаза — изотропный раствор (Е. М. Баррел). Исследования, выполненные для нематических мезофаз п, п -азоксианизола, дали следующие результаты при температуре 390,6 К теплота перехода твердая фаза — нематическая мезофаза 31,09 Дж/моль, энтропия перехода 79,4 Дж/моль для перехода мезофаза — раствор — соответственно — 735 и 1,80. Барелл в своем обзоре приводит ряд аналогичных данных для разных температур. Эти данные свидетельствуют о том, что тепловые и энтропийные эффекты, отвечающие переходу мезофаз в изотропный раствор, очень малы сравнительно с переходом твердой фазы в мезофазу. Таким образом, мезофаза термодинамически не сильно отличается от обычного изотропного раствора. Это важное обстоятельство еще раз подчеркивает возможность возникновения сложных организаций без существенных термодинамических потерь. Для таких организаций характерны большое разнообразие структурных типов и необычайная легкость превращения одной структуры в другую. Энергия деформации жидких кристаллов очень мала — нанесение жидких кристаллов на не вполне однородную поверхность может сильно изменить структуру . Сочетание лабильности со способностью образовывать различные микро- и макроструктуры определило и биологическую роль жидкокристаллического состояния. Вероятно, системы этого типа возникли в предбиологический период и со хранились в высших формах биологических организаций. [c.268]

В жидких кристаллах, называемых нематическими, дальняя упорядоченность чисто ориентационная. Она характеризуется тем, что существует преимущественное направление ориентации осей молекул, но центры масс расположены беспорядочно рис. IV. 18,а). Возможность образования такой структуры Определяется геометрическими характеристиками молекул, асимметрией их формы. Показано, что дальняя ориентационная упорядоченность возникает (в некотором интервале значений плотности) во флюиде из твердых стержней без притяжения, но на структуру реальных нематиков влияют, безусловно, и силы межмолекулярного притяжения. В жидких кристаллах, называемых смектическими, имеется одномерная или двумер- [c.200]

Мезоморфные состояния. Вещества, состоящие из цепных молекул, могут быть переведены в состояние, промежуточное (мезоморфное) между твердым и жидким. При плавлении или растворении таких веществ получают жидкие (по агрегатному состоянию) системы, но характеризующиеся анизотропией свойств, что является признаком кристаллического состояния вещества. Поэтому такие системы называют жидкими кристаллами. Различают жидкие кристаллы термотропные, полученные нагреванием твердых кристаллов, и. лиотропные, образовавшиеся в результате растворения вещества. По структуре (рис. 31) жидкие кристаллы могут быть нематическими (от греч. nema — нить) и смектическими (от греч. sme ta — мыло). В последнем случае кроме продольной ориентации молекул явно выражено их [c.87]

В книге изложены теоретические и экспериментальные основы рентгенографии, электронографии и нейтронографии жидкостей и аморфных тел отражены общие представления о природе химических связей и межмолекулярных снл приведены основные результаты исследований строения молекул, структуры жидких металлов и сплавов, индивидуальных молекулярных жидкостей, жидких кристаллов водных растворов электролитов н аморфных тел. Изложены вопросы методики и результаты рентгенографических и электромографических исследований некоторых аморфных простейших по составу веществ и высокомолекулярных соединений. Помимо литературных источников книга содержит результаты исследований автора. [c.2]

Цель книги — показать, как по картине рассеяния рентгеновского излучения, электронов и нейтронов определяется молекулярная структура веществ от простейших по составу до сложных биологических объектов обобщить результаты исследований строения молекул, структуры различных типов индивидуальных жидкостей, металлических расплавов, растворов электролитов и неэлектролитов, жидких кристаллов н аморфных веществ изложить теорию рассеяния рентгеновского излучения иод обычными и малыми углами, дифракции электронов и нейтронов, методику и технику эксперимепта, общие представления о природе химических связей и сил межмолекулярного взаимодействия. В основу книги положены лекционные курсы, читаемые для студентов Киевского ордена Ленина государственного университета имени Т. Г. Шевченко, специализирующихся по молекулярной физике, а также написанное автором учебное пособие Структурный анализ жидкостей (1971). [c.3]

Искренне благодарю канд. хим. наук В. С. Мастрюкова за участие в написании главы Строение молекул канд. физ.-мат. наук Л. А. Гусакову за ценные дискуссии и материалы по жидким кристаллам доц. Я- И. Стецива за неоценимую помощь в изложении электронографической методики и структуры аморфных веществ, Е. П. Скрышевскую за помощь в оформлении иллюстраций. Особую благодарность выражаю рецензенту. Заслуженному деятелю науки и техники, профессору Г. С. Жданову, советы и критические замечания которого способствовали улучшению содержания книги. [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология