Анизотропия, жидкокристаллическая фаза вещества

Известно, что жидкие кристаллы — это частично упорядоченные системы (см. разд. 3.1 и 5.5.9 [280]). В среде жидкокристаллических растворителей небольшие анизотропные молекулы растворенных веществ частично ориентированы. Например, в такой среде возможно быстрое вращение молекулы растворенного вещества только вокруг одной из трех ее осей, что приводит к некоторому усреднению сигналов, но все же допускает возможность взаимодействия между магнитными диполями ядер, а также известную анизотропию химических сдвигов. Если молекулы растворенного вещества не могут вращаться с достаточно высокой скоростью, обеспечивающей усреднение диполь-дипольных взаимодействий (как это обычно бывает в газовой или жидкой фазе), то наблюдаются довольно сложные спектры ЯМР с большой шириной линий. Тем не менее положение и число линий в спектрах ЯМР веществ, растворенных в жидкокристаллических средах, позволяет определить углы между связями, относительные длины связей и знаки констант спин-спинового взаимодействия. Например, ограничение вращения индуцирует магнитную неэквивалентность ядер Н бензола, благодаря чему удается определить их различающиеся химические сдвиги и константы взаимодействия между орто-, мета- и нара-протонами. [c.482]

Впервые с жидкокристаллическим состоянием вещества столкнулся австрийский ботаник Рейнитцер , который обнаружил у синтезированного им бензойнокислого холестерина весьма необычные свойства. Кристаллы этого вещества при 145° плавились в мутную жидкость, которая при дальнейшем нагревании до 179° переходила в обычный прозрачный расплав, не изменяющийся при более высокой температуре. Если затем расплав охлаждался, то при 179° он приобретал синеватую окраску, которая быстро исчезала, и жидкая масса становилась мутной. При приближении к 145° окраска появлялась -вновь, и тотчас же вещество закристаллизовывалось. Пораженный необычностью явления, свидетельствующего как бы о двойном плавлении, Рейнитцер попросил исследовать свои препараты немецкого физика Лемана. Изучив вещество при помощи поляризационного микроскопа, Леман установил, что мутная фаза оптически анизотропна. Препарат представлял собой совокупность множества беспорядочно ориентированных микроскопических областей спонтанной оптической анизотропии. Рассеяние света па границах областей обусловливало помутнение препарата. [c.6]

Повышение подвижности молекул, однако, может быть достигнуто не только увеличением температуры, но и разбавлением вещества. Как прн изменении температуры происходит фазовый переход, в результате которого система переходит в новое состояние с определенным уровнем свободной энергии, так и при введении разбавителя (растворителя) может возникнуть аналогичный фазовый переход с образованием жидкокристаллической фазы (или равновесных фаз, одна из которых является жидкокристаллической — анизотропной, а другая — аморфной, изотропной). На рис. 1.2 приведена схема фазовых переходов (диаграмма фазового равновесия) в системе, содержащей растворитель А и вещество В, способное образовывать мезофазу. Эта смесь отличается от обычных смесей двух кристаллизующихся веществ с эвтектической точкой при концентрации Сэ и температуре 7 э тем, что если для чистого вещества А по шкале температур наблюдается обычное плавление кристаллов с образованием изотропного расплава (точка Гки), то для вещества Б выше температуры плавления чистых кри-сталов происходит переход не в изотропный раствор, а в анизотропную жидкость, т. е. в мезофазу (точка Т а). Состояние мезофазы сохраняется для чистого вещества Б вплоть до точки Т , в которой исчезает анизотропия и возникает обычное, аморфное состояние расплава, как это описано выше для термотропных систем. [c.18]

По физической природе жидкости делятся на нормальные (обычные), жидкие кристаллы с сильно выраженной анизотропией и квантовые жидкости -- жидкие Не, Не и их смеси. Нормальные чистые жидкости имеют только одну жидкую фазу (т.е. существует один-единственный вид каждой нормальной жидкости). Не может находиться в двух и более жидких фазах — нормальной и сверхтекучей, а жидкокристаллические вещества — в нормальной и одной или нескольких анизотропных фазах. [c.6]

А.И.Ольферт и Е.М.Тайц показали, что взаимодействие веществ ЖНП при термической деструкции углей средних стадий зрелости приводит к образованию специфического типа молекул, которые и образуют мезофазу. Это связано с повышением вязкости пластической массы. Повышенная вязкость и ограниченная возможность массообмена приводят далее к образованию анизотропного кокса. Его структура определяет тип анизотропии и зависит от размеров жидкокристаллических фаз. Например, в пластической массе витринита газового угля образуется мезофаза в виде сфер, размер которых составляет < 100 нм. Они не срастаются. Кокс образуется изотропной структуры. Угли средних стадий зрелости дают кокс с увеличенными анизотропными областями. [c.169]

Для некоторых веществ анизотропия удельной электропроводности изменяет свой знак. Так, для п-октилоксибензойной кислоты она проходит через нуль при температуре 146 °С, что связано со структурными особенностями мезофазы. Текстурные наблюдения показывают, что при этой температуре происходит переход нематической фазы в смектическую. Как правило, у нематиков увеличение длины алкильной цепи изменяет положительную анизотропию проводимости на отрицательную, что обычно связывают с возрастанием тенденции к образованию молекулярных комплексов. Этому способствует усиление межмолекулярного взаимодействия вследствие увеличения поляризуемо сти молекул. В области фазового перехода практически всегда наблюдается скачок проводимости. Это явление часто связывают с анизотропией магнитной восприимчивости и электронной поляризуемости. Величины изменения магнитной восприимчивости и электронной поляризуемо сти тесным образом связаны с молекулярными свойствами ЖК, изучение которых открывает дальнейшую перспективу для применения жидкокристаллических веществ. [c.233]

Жидкие кристаллы. Жидкими кристаллами называется группа веществ, обнаруживающих анизотропию оптических, магнитных и других свойств, и в то же время текучих, как обычные ясидкости. Все эти вещества состоят из продолговатых органических молекул, которые в изотропной фазе ориентированы хаотически, а в жидкокристаллической имеют некое преимущественное направление ориентации. Всего в настоящее время известно более 2000 жидких кристаллов. Различают нематические, [c.14]

Некоторые вещества, как показал рентгеноструктурный анализ, могут находиться в жидкокристаллическом состоянии (жидкие кристаллы). Характерной особенностью этих веществ является то, что в определенном интервале температуры им одновременно присущи свойства жидкостей (большая текучесть, способность находиться в каплевидном состоянии) и свойства кристаллических тел (анизотропия). Такие вещества имеют определенные температуры плавления. При температурах, близких к точке плавления, жидкая фаза представляет собой мутный расплав с анизотропными свойствами. При дальнейшем нагревании до некоторой температуры расплав внезапно становится прозрачным. В случае охлаждения происходит обратный процесс при тех же температурах. К таким веществам относятся в основном органические соединения (например, и-аз-оксионил, и-авоксифенол, стеарат калия и др. [19]). [c.14]