Жидкокристаллические молекулярные структуры

Жидкокристаллические молекулярные структуры [c.18]

По своим физическим свойствам жидкие кристаллы занимают промежуточное положение между твердыми телами и жидкостями (см. разд. 3.1 и работу [725]). Жидкие кристаллы не обладают жесткой структурой, характерной для твердых тел, поэтому растворенные в жидкокристаллической среде молекулы в известной степени сохраняют молекулярную и конформационную подвижность. С другой стороны, известное структурное упорядочение жидкокристаллической фазы частично ограничивает конформационную подвижность и движение молекул растворенного в ней вещества. Если молекулы растворителя и растворенного вещества близки по своему строению, то первые могут включаться в жидкокристаллическую фазу без нарушения ее структуры. Очевидно, что реакционная способность молекул, включенных в жидкокристаллическую фазу без нарушения ее структуры, и молекул, находящихся в изотропном растворе, будет различной. Если не считать первого сообщения о влиянии жидких кристаллов на химические реакции, опубликованного Сведбергом еще в 1916 г, [726], то детальное изучение жидких кристаллов как растворителей для осуществления химических реакций началось только в последние годы [713]. [c.377]

Химический состав и молекулярная структура КМ существенно определяются природой нефтяного сырья, процессами, условиями его карбонизации (температура, давление, объём и гидродинамическое состояние системы, удельная поверхность контакта со стенками аппарата, газопаровыми потоками, катализирующими, ингибирующими или инертными жидкими, жидкокристаллическими и твёрдыми фазами в объёме системы, интенсивность внешних воздействий волновой природы, активность, селективность и природа используемых химических реагентов, добавок и примесей и т.д.) и глубиной карбонизации. Используя эти факторы, можно в широких пределах изменять химический состав, структуру и свойства нефтяного углерода и в том числе пеков. [c.10]

Резонансные частоты V, отличны от частот, которые наблюдаются в изотропной фазе, что вызвано влиянием анизотропии констант экранирования. Кроме того, Iц в матрице гамильтониана нужно заменить в диагональных элементах на / / - -а в недиагональных элементах — на /,-/ — О,-,-. В принципе скалярные взаимодействия могут определяться непосредственно из анализа, основанного на уравнении (IX. 31). Однако можно упростить задачу, если использовать данные анализа спектров в изотропной фазе. Важно отметить, что с помощью спектров ЯМР частично ориентированных молекул можно определить абсолютные знаки скалярных констант спин-спинового взаимодействия, если ввести предположение о преимущественной ориентации на основании известной молекулярной структуры. Наконец, следует подчеркнуть, что относительно простая форма оператора Гамильтона появляется только в том случае, если межмолекулярные диполь-дипольные взаимодействия могут быть исключены как следствие быстрых процессов диффузии в жидком кристалле. Заметим, что эти процессы отсутствуют в твердом теле. Кроме того, спектр самой жидкокристаллической фазы не наблюдается, или, точнее говоря, ои исчезает в шумах. Это объясняется относительно высокой степенью упорядоченности, которую обнаруживают сами жидкие кристаллы во внешнем поле Во, и большим числом протонов в этих молекулах. В результате тонкая структура спектров исчезает. [c.364]

Многие ученые рассматривают механизм формирования и спекания пластической массы как мезофазный, т.е. идущий через образование мезофазы. Жидкокристаллические фазы, т.е. системы с промежуточным между кристаллическим и жидким состоянием, в жидких углеводородных системах были обнаружены еще в конце XIX в. Термин жидкие кристаллы ввел О.Леман. В 20-е годы нашего века Дж.Фридель предложил назвать жидкокристаллические системы мезоморфными фазами или мезофазами. В жидких растворах они образуют упорядоченные анизотропные области. Считается, что они имеют надмолекулярную структуру. К жидкокристаллическим фазам применим термин текстура. Молекулярная структура и текстура мезофазы определяют ее физические и технологические свойства. [c.168]

Позднее было выполнено много работ для выяснения особой структуры и специфических свойств мезофаз. Исследования касались главным образом обнаружения новых мезофазных веществ и изучения их оптических свойств. Надмолекулярная структура изучалась обычно с помощью поляризационного микроскопа [3]. Молекулярная структура этих фаз определялась по их надмолекулярной структуре и по поведению при смешении различных компонентов [5]. Очень мало работ опубликовано по структурным исследованиям с помощью методов рассеяния, например рассеяния рентгеновских лучей, электронов или света. Тем не менее основные структурные свойства жидкокристаллических модификаций низкомолекулярных систем в настоящее время уже известны. [c.16]

В зависимости от молекулярной структуры, в которую включена анизотропная хиральная холестериновая часть, можно различить крученые нематические фазы и крученые смектические фазы последняя встречается тогда, когда отношение концевых взаимодействий к боковым становится небольшим. Сам холестерин изотропен, и только замена гидроксила соответствующим заместителем в стерине может вызвать жидкокристаллическое поведение. Склонность холестерической части обусловливать жидкокристаллическое состояние, несмотря на структуру, которая не полностью удовлетворяет условиям образования мезофазы, до некоторой степени загадочна. [c.148]

Нематической фазой называется молекулярная структура, в которой жидкокристаллические частицы расположены случайно и не имеют дальнего координационного порядка. [c.40]

По указанным причинам в последние годы были проведены разнообразные исследования полимеров, которые могут образовы вать упорядоченные расплавы или растворы. Были изучены полимеры, в которых упорядоченная структура создавалась боковыми группами. В этом случае структура основной цепи играет лишь второстепенную роль. В настоящей главе сделан обзор структур низкомолекулярных жидкокристаллических систем, а также методов, используемых для их анализа, и результатов структурного анализа полимеров, образующих частично упорядоченные расплавы. Значительная часть главы посвящена описанию и исследованиям молекулярной структуры этих фаз. Автор полагает, что такой общий обзор представляет интерес как вследствие последних достижений в области структурного анализа полимерных и жидко- кристаллических систем (например, малоугловое нейтронное рассеяние частично дейтерированных образцов), так и потому, что число проведенных детальных структурных исследований полимеров, образующих частично упорядоченные расплавы, еще недостаточно велико. [c.15]

Как уже отмечалось, молекулярная структура жидкокристаллических фаз является промежуточной между трехмерным кристаллическим порядком и неупорядоченностью изотропной жидкой фазы. Кристаллический порядок характеризуется дальним координационным порядком. Свойства кристаллического вещества, [c.16]

Сравнительно недавно — около 20 лет назад — пришло осознание ТОГО факта, что полимеры могут проявлять жидкокристаллические свойства. Но уже сегодня такие полимеры вызывают огромный интерес теоретиков и экспериментаторов не только потому, что их изучение позволяет более глубоко понять процессы упорядочения как в полимерах, так и в жидких кристаллах, но также из-за возможностей их практического применения. Действительно, необыкновенная активность, проявляемая при поиске возможных областей практического применения ЖК полимеров, очевидно является следствием того мощного технологического импульса, который дали низкомолекулярные жидкие кристаллы в области создания электрооптических индикаторов. Естественно, что большинство исследований в области ЖК полимеров в последние годы тесно связано с проблемами материаловедения и поиском полимеров с молекулярной структурой, обеспечивающей наилучшую комбинацию свойств анизотропной жидкости, что характерно для жидких кристаллов, и специфических свойств макромолекул. [c.143]

Следовательно, образование лиотропных жидкокристаллических структур (анизотропных растворов полимеров) происходит при сочетании следующих факторов достаточно большая молекулярная масса стержнеобразная конформация полимерной цепи (сегмент Куна достаточно велик) растворитель способен растворять полимер при концентрации, большей С р соответствующая температурная область для данной системы полимер -растворитель. [c.153]

Из предыдущего параграфа ясно, что жесткоцепные макромолекулы (/о<СО,63) при некоторой концентрации должны образовать жидкокристаллическую фазу, состоящую из доменов, внутри которых цепи ориентированы параллельно. Так как формула Флори для жестких макромолекул (I. 12) удовлетворяется при т 10, ясно, что молекулярная масса должна быть достаточно велика. Доменная структура, с превращением системы в жидкий монокристалл , в принципе может быть ликвидирована с помощью электрических или сильных (ибо полимеры диамагнитны) магнитных полей [30]. [c.42]

При переходе от молекулярных систем к надмолекулярным структурам живых клеток и организмов мы встречаемся со специфическими проблемами физики конденсированных сред. Биологические мембраны, сократительные системы, любые клеточные структуры имеют высоко специализированное гетерогенное строение. Во всех функциональных надмолекулярных структурах определяющую роль играют белки, взаимодействующие с другими органическими молекулами (например, с липидами в мембранах) и с различными ионами, начиная с малых ионов щелочных и щелочноземельных металлов. В гетерогенных надмолекулярных системах реализуется специальное динамическое поведение, ответственное в конечном счете за важнейшие явления жизнедеятельности. Это поведение определяется особым состоянием биологических надмолекулярных систем. Мембраны имеют жидкое или жидкокристаллическое строение, белки плавают в липидном море . Сократительные белковые системы, ответственные за превращение химической энергии (запасенной преимущественно в АТФ) в механическую работу, т. е. системы механохимические, построены из различных фибриллярных белков, взаимодействующих друг с другом. Естественно, что внутримолекулярная и молекулярная подвижность, т. е. конформацион-ные движения, играют главную роль в динамике надмолекулярных структур. В конечном счете электронно-конформационные или ионно-конформационные взаимодействия лежат в основе всей клеточной динамики. [c.611]

Клубкообразная модель [33, 34] предполагает гомогенность аморфной фазы гибкоцепных полимеров. Конфигурационное состояние цепи описывается, как и в разбавленном растворе, статистическим клубком. В пачечной модели предполагается, что аморфная фаза на молекулярном уровне гетерогенна и анизотропна и что существуют домены с жидкокристаллическим порядком. Эта модель основывается на следующих экспериментальных данных плотности аморфного и кристаллического веществ очень близки в электронном микроскопе в аморфных полимерах наблюдается глобулярная структура микроскопия затемненного поля зрения указывает на существование некоторого ориентационного порядка внутри этих глобул [35—38]. [c.30]

Такие полимеры обычно получают из мономеров, обладающих жидкокристаллическими свойствами. В большинстве случаев используются виниловые мономеры. Полимеризация проводится в жидкокристаллическом состоянии или в изотропной жидкой фазе, Б изотропных или анизотропных растворах. В некоторых случаях использовались мономеры, не проявлявшие жидкокристаллических свойств, но молекулярные цепи которых были достаточно длинными и жесткими. Ожидалось, что полученные таким путем полимеры будут обладать жидкокристаллической структурой исходной фазы, включенной в полимерную фазу (матрицу). Процесс включения мономерной структуры возможен даже в том случае, когда сам полимер не дает термодинамически стабильной жидкокристаллической фазы. По сле плавления или растворения первоначальная структура, надмолекулярная структура и текстура в твердом веществе уже не восстанавливаются. Однако можно ожидать существования и других случаев, когда жидкокристаллический порядок характеризует термодинамически стабильное состояние. Для таких систем при благоприятных условиях термодинамического равновесия следовало бы ожидать восстановления жидкокристаллической структуры и текстуры. [c.73]

Распространенность и важная роль жидких кристаллов в живых тканях не удивительны. Основная деятельность живой клетки — это обмен вешеств, т. е. постоянное поглошение из окружающей среды и выделение в нее веществ. Жидкие кристаллы являются идеальны.м образованием для такого рода деятельности они адсорб-ционно активны, могут растворять многие вещества даже иной молекулярной структуры (в отличие от кристаллов, растворяющих только изоморфные вещества), не изменяя при этом своей жидкокристаллической формы. Сложность строения жидких кристаллов наряду с легкой замещаемостью в них молекул создает необходимое условие для быстрого и легкого обмена молекулами И для удерживания молекул в клетке. Правильно расположенные элементы жидких кристаллов — прекрасная среда для действия виутриклеточных катализаторов, особенно сложных, например катализаторов роста и размножения. Обладая замечательными диэлектрическими свойствами, паракристаллы незаменимы в клеточных оболочках при образовании внутриклеточных гетерогенных плоскостей они регулируют электромоторные отношения, Между леткой и средой, а также между отдельными клетками и тканями, сообщают необходимую инертность составным частям клетки, защищая ее от ферментативного влияния. При соответствующих условиях жидкие кристаллы могут набухать и затем опять сжиматься, не теряя жидкокристаллического строения. Это свойство особенно важно для них, как для протоорганов механической деятельности клеток, сопровождающейся сокращением и последующим расслаблением. [c.116]

С возникновением и развитием мезофазы формирование состава и молекулярной структуры КМ происходит за счет термохимических превращений в объемах газопаровой и конденсированных изотропных и жидкокристаллической фаз (гомогенный процесс) и на границах раздела этих фаз (гетерогенный процесс). Однако и в этом случае КМ представляет собой объединение множеств органических соединений, развивающееся в направлении накопления углерода за счет образования полициюшческих конденс1фованных ароматических молекулярных структур. Поэтому вопрос о составе и молекулярном строении КМ на этом и последующих этапах формирования нефтяного углерода приобретает особое значение, поскольку именно на стадии мезофазных превращений формируется надмолекулярная структура высокотемпературных форм нефтяного углерода [100]. Однако молекулярная структура нефтяного углерода в рассматриваемом аспекте изучена слабо, преимущественно методами, дающими информацию о среднестатистической молекуле или молекулярноструктурной единице, относящейся ко всей массе объекта исследования, базируясь на известных гипотезах о молекулярной структуре углеродных материалов [35,36,40,93,116]. [c.40]

Общее описание жидкокристаллических структур включает описание физической структуры на молекулярном уровне. Подобная структура характеризуется координационным и ориентационным порядками соседних молекул или их частей, а также надмолекулярным расположением ансамблей молекул или их частей. Надмолекулярную структуру в науке о полимерах часто назьгвают морфологией, тогда как для жидкокристаллических фаз принят термин текстура . Надмолекулярная структура характеризуется также координационным и ориентационным порядками указанных лнсамблей. Молекулярная структура и текстура мезофазы определяют ее физические и технологические свойства. [c.16]

Исследованные текстуры, как указывал Франк [11], непосредственно связаны с молекулярной структурой вещества. Представлялось даже возможным в результате исследования текстур установить молекулярную структуру жидкокристаллических модификаций. Детальные обзоры по текстурам и ориентационному порядку, ведущему к образованию этих текстур, сделали Грей [3] и Сакман и Демус [5]. [c.19]

Исследования Либерта, Стржелецкого и сотрудников были выполнены на хорошо известных жидкокристаллических текстурах. Вполне убедительно показано, что возможна точная фиксация мезоморфных текстур вплоть до самых малых областей, если приняты меры для предотвращения сегментной релаксации. Это дает возможность получать профиль молекулярной структуры жидкого кристалла, дополняющий метод быстрого охлаждения мезофаз ниже температуры стеклования [26, 27] с сохранением постоянной организации при комнатной и более высокой температурах. [c.137]

Выявил и объяснил закономерности в изменении т-р фазовых переходов в гомологических рядах орг. соед., образующих различные жидкокристаллические фазы (1955). Осуществил синтез промышленно важных жидкокристаллических соед.— алкил- и алкокси-циандифенилов (1970—1975), Синтезировал (1981) ряд алициклических жидкокристаллических соед. для использования их в дисплеях. Исследовал многокомпонентные нелинейные оптические системы. Автор первой в мировой лит-ре монографии, посвященной лсид-ким кристаллам,— Молекулярные структуры и свойства жидких кристаллов (1962). [c.131]

Особый интерес представляет первое, сравнительно новое направление, позволяющее в одностадийном процессе получать продукт, полностью удовлетворяющий предъявляемым требованиям. В отечественной и зарубежной технологической практике отчетливо выявляются два подхода к достижению ориентированного состояния растворов и расплавов полимеров. Первый из них заключается в так называемой ориентационной кристаллизации гибкоцепных полимеров, основанной на том, что под действием силовых полей происходит рас-лрямление и ориентация молекулярных цепей с последующей кристаллизацией, позволяющей зафиксировать созданную при деформировании молекулярную структуру. Второй подход основан на использовании растворов жесткоцепных полимеров, в которых вследствие высокой анизометрии макромолекул возможен переход в жидкокристаллическое состояние, характеризуемое анизотропией основных физических свойств материала. Для получения нз таких растворов высокоориентированных волокон и пленок необходимо создание лишь небольших растягивающих напряжений. [c.5]

Явление критического ГЛБ представляет собой частный случай образования на поверхности масляных глобул жидкокристаллического молекулярного слоя ПАВ, отделяющего их от водного окружения. Адсорбщюнный слой при этом является мезофазой, сложенной в глобулщ)ную структуру, которая возможна только при определенных соотношениях ПАВ и при условии высокого ГЛБ эмульгатора в/м. [c.60]

При концентрациях, незначительно превышающих ККМ, мицеллы имеют сферическую ферму. С ростом концентрации мицеллы взаимодействуют (или это иронсходит через стадию молекулярного раствора), образуя более крупные мицеллы цилиндрической, дискообразной, палочкообразной, пласгинчатой формы. Затем могут формироваться жидкокристаллические структуры. [c.131]

Разумеется, т пропорционально молекулярной массе или степени полимеризации. С увеличением фз (сверх ф ) изотропная фаза постепенно будет исчезать и весь раствор перейдет в жидкокристаллическое состояние с доменной структурой границы между доменами (внутри которых все, макромолекулы ориентированы одинаково) образованы так называемыми дисинклинациями, играющими ту же роль, что и дислокации в обычных реальных кристаллах. В сильном магнитном или электрическом поле границы между доменами могут быть ликвидированы, с превращением раствора в нематические монокристалл [22]. [c.38]

Молекулярная организация мембран. Структурная основа М. 6-липидный бислой. В продольной плоскости м.б. представляет собой СЛ0ЖН5ГЮ мозаику из разнообразных липидов и белков, причем их распределение по пов-сти М. б. неоднородно. В нек-рых М. б. имеются обширные участки липидного бислоя, практически свободные от белков (напр., в эритроцитах белки занимают только 35% площади пов-сти всей М.б., в микросомах-23%). При высоком содержании белка в М. б. липиды не образ5тот сплошной бислой, а располагаются в виде отдельных вкраплений между белковыми молекулами. Сам липидный бислой в мембране может иметь доменную структуру в результате, напр., сосуществования несмешиваемых липидных фаз, находящихся в двух разл. физ. состояниях - гелевом и жидкокристаллическом. Часть липидов в М. 6. может находиться также в составе т. наз. небислойных фаз (мицеллярная фаза, гексагон. фаза и др.). Ассоциации липидов в М.б. способствует также их взаимод. с многозарядными катионами (Са " , Mg и др.), периферич. белками, нек-рыми мембраноактивными в-вами (напр., гормонами). [c.30]

Резкое уширение сигналов ЯМР в С0С1з может быть связано с агрегацией [107, 111, 118]. Показано [142], что ПБ-1-Г в хлороформе существует в жидкокристаллическом состоянии. В более разбавленных растворах полимеров (ниже 5%) мезо-фаза может не существовать, однако агрегация цепей сох раняется, как это следует из незав исимости ширины линий от концентрации полимера. Дипольное уширение (см. разд. 1.5) аналогично набл10дае-мому для нативных белков (см. гл. 14), но последнее несколько сильнее. Молекулярные массы доменов с жидкокристаллической структурой составляют около 10 для полимера с СП = 55 и могут [c.312]

В больщинстве опубликованных работ, посвященных полимерам с жидкокристаллическим взаимодействием боковых групп, рассматривается влияние координационного и ориентационного порядков (на молекулярном и надмолекулярном уровнях) на кинетику реакций систем. Что касается анализа существующей структуры в исходной мономерной и полимерной фазах, то по этой теме опубликовано очень немного детальных работ. Для характеристики структуры использовались главным образо1М методы исследования с помошью поляризационного микроскопа и дифракции рентгеноваких лучей. Анализ рентгенограмм дает.информацию о типе жидкокристаллического порядка в полимере, о расположении боковых групп и их ориентации на молекулярном уровне, ес- [c.41]