Нематики и холестерики

Термин текстура , введенный Фриделем [20, 21], соответствует картине, наблюдаемой в тонком слое (<0,3 мм) жидкого кристалла через поляризационный микроскоп. Особенности разнообразных текстур вызваны существованием различных видов дефектов. С точки зрения практики и для относительно быстрой классификации жидких кристаллов изучение текстур весьма полезно. Оптические методы, использовавшиеся с момента открытия жидких кристаллов, привели к их классификации на нематики, холестерики и смектики. [c.217]

Температу- ра Индикаторы. температуры Тепловая запись л>чом лазера Оптические фильтры Визуализация излечения и голография Тепловая самофокусировка света Декоративные и ювелирные изделия Холестерики Холестерики, смектики А Холестерики, нематик Холестерики, нематики Нематики Холестерики [c.206]

Рис. 12.3. Химические формулы ряда жидких кристаллов разного типа а " нематики б - холестерики

На рис. 9 приведен фрагмент полученной нами фазовой диаграммы нитробензол-Пб в области температур и составов существования смектической и холестерической мезофазы, аналогичный полученной ранее диаграмме системы к-бутанол—Пб [45]. Диаграмма рис. 9 обнаруживает большое сходство с типичными диаграммами систем нематик—немезоген (см. рис. 2). Концентрационные зависимости температур фазовых переходов близки к линейным. Наклоны линий фазовых переходов 5 + Ск, Б + Ск СИ, Ск- Ск+Т и Ск+]- Т существенно превосходят что связано со значительно большей величиной изменения энтальпии при фазовом переходе кристалл—смектика (АН ц) по сравнению с и [46]. Близость величин наклонов линий переходов 5 + Ск- СН и СН ->-Ск +J приводит к тому, что температурный интервал существования холестерики ДТ сл не уменьшается с увеличением содержания немезогена вплоть до Х ред- [c.231]

Исследование влияния немезоморфных растворенных веществ на оптические свойства жидких кристаллов в настоящее время ограничивается нематиками и холестериками. Наиболее интересные результаты были получены при исследовании оптически активных жидкокристаллических растворов немезоморфных соединений, полученных введением хираль-ного немезогена в нематик или оптически неактивного немезогена в холестерик. Такие растворы благодаря своим уникальным оптическим свойствам нашли практическое применение, поэтому им будет уделено основное внимание в этом разделе. [c.242]

Строение нематических жидких кристаллов, используемых чаще других мезофаз в качестве растворителей немезоморфных соединений, исследовано весьма подробно и разнообразными методами (см., например [1, главы 1,5]). При этом обычно получают информацию об усредненной упорядоченности (дальний порядок), которая оказывается малополезной применительно к жидкокристаллическим растворам немезогенов. Об этом свидетельствует непредсказуемость кинетики реакций в нематиках, трудности в выборе жидкокристаллических неподвижных фаз в ГЖХ (см. подраздел 2.1), безуспешность попыток осуществления стереоспецифических реакций в холестериках и ряд других проблем. Это со всей определенностью указывает на первостепенное значение дня жидкокристаллических растворов ближней упорядоченности. О наличии ближнего порядка в жидкокристаллических растворах, отличного от дальней упорядоченности, свидетельствует целый ряд экспериментальных фактов. Приведем некоторые из них. [c.250]

Таким образом, нематики и холестерики являются двумя подклассами одного семейства, причем справедливы следующие правила соответствия [c.26]

Свойства 3 и 4 приводят к симметрии D , в обозначениях Шенфлиса. Отметим разницу между нематиками (Z)ooh) и смектиками А (Z)oo). Мы видели ранее, что, если вещество, которое отличается от своего зеркального изображения, попытаться ввести в нематическую фазу, последняя исказится и превратится в холестерик. Для смектика А такого искажения не найдено. Как мы увидим в гл. 7 (стр. 340), требование постоянства расстояния между слоями налагает условие rot п = О на все макроскопические деформации смектика. Спиральное расположение, описываемое уравнением (1.1), приводит к условию rot п= —О и, следовательно, запрещено. Многие эфиры холестерина при понижении температуры превращаются фактически в смектики А. [c.27]

У жидких кристаллов необычные оптические свойства. Нематики и смектики А — оптически одноосные кристаллы. Холестерики вследствие периодичности их структуры дают брэгговские отражения в видимой области. В нематиках и холестериках носителем свойств является жидкость (легко деформируемая среда), поэтому они чрезвычайно чувствительны к внешним возмущениям. [c.32]

И нематики, и холестерики очень чувствительны к внешним полям. Первые эффекты, обусловленные влиянием магнитного поля, были найдены уже давно группами советских ученых под руководством В. К. Фредерикса и В. Н. Цветкова [51, 52] ). Однако совсем недавно было открыто много новых магнитных явлений. [c.32]

По этой причине начиная с 1965 г. быстро рос интерес к нематикам и холестерикам. Смектические мезофазы из-за их большей вязкости привлекали техников меньше. Однако количество работ по смектикам также постоянно растет в связи с различными приложениями. [c.33]

Переход холестерик-нематик в магнитном поле [c.82]

Этот переход холестерик — нематик впервые наблюдали Зак-ман и др. [34] в магнитном поле и группа корпорации Ксерокс [35, 36] в электрическом поле. Более детальные исследования [35—40] показали, что критическое поле обратно пропорционально первоначальному шагу спирали Р (0). На практике, чтобы получить разумное значение критического поля, всегда нужно работать со смесями с большим шагом. [c.287]

Динамика перехода холестерик — нематик под действием магнитного поля исследована в работах [106, 107 ].— Прим. ред. [c.289]

Так же, как и в нематике, в холестериках мы находим некоторые сингулярные линии, где поле директора испытывает разрыв непрерывности. Но, поскольку первоначальная структура является спиралью, в холестерике эти линии гораздо более сложные ). По этой причине мы вначале обсудим их геометрию, а после этого перейдем к экспериментам. [c.312]

Мы должны указать, что уравнение (6.108), хотя оно и справедливо-для закрученного нематика, для холестерика является нестрогим. [c.319]

Нематик и холестерик во многих случаях можно смешивать в произвольных соотношениях без пересечения какой-либо линии [c.332]

Вещества с молекулами этого типа и есть холестерики,. Исходной симметрией холестериков служит груша О з собственных вращений, не содержащая инверсии. В них осуществляется неоднородное (геликоидальное) упорядочение. Переход нематик — холестерик — фазовый переход, второго рода. [c.51]

Таким образом, критическое поле пропорционально РВ) Ч . В оригинальных экспериментах Хейльмейера шаг спирали Р был малым. Напряжение ВЕ(. было высоким, и, что самое главное, периодичность пространственной картины (РВУ была слишком малой для прямых оптических наблюдений. В более поздних экспериментах использовались смеси нематик — холестерик, где Р велико и неустойчивость можно было исследовать более точ- [c.304]

Открытие гребнеобразных ЖК полимеров было важным событием в макромолекулярной науке, давшим не только новые материалы для электронных дисплеев и нелинейной оптики, но и по причинам чисто научного характера, связанным с теоретическими исследованиями структурного порядка в жидких фазах. При изучении влияния молекулярной структуры на свойства этих полимеров мы столкнулись с более сложной задачей из-за наличия различных типов мезофаз. Низкомолекулярные жидкие кристаллы принято классифицировать на нематики, холестерики и смектики. Как отмечали Ле Барни и Дюбуа (гл. 5), известно более десяти типов смектических фаз, обозначаемых 8д, 5в, 8с.--5ь [1]. Таким образом идентификация типа мезофазы является важным этапом при исследовании гребнеобразных ЖК полимеров. Некоторые типы смектических мезофаз встречаются достаточно редко, и поэтому имеется сравнительно мало данных о характере их молекулярной организации. Вследствие этого мы сконцентрируем наше внимание на относительно разупоря-доченных фазах нематической, холестерической, смектической А и смектической С. [c.213]

Особо выделим полимерные жидкие кристаллы. Действительно, заманчиво получить в руки материал, имеющий одновременно свойства полимера и нематика (холестерика, смектика,...). Здесь достигнуты немалые успехи. Но еще предстоит досконально изучить свойства жидкокристаллических полимеров, найти наиболее важные области их применения. Например, не может ли тончайшая пленка такого полимера стать почти сегнето-электриком, т. е. быть достаточно прочной и чутко реагировать на малейшие изменения электрического поля и различных деформаций Такие пленки нужны для нового поколения электрооптических устройств, индикаторов ультразвукового излучения. Остается также насущным совершенствование технологии производствг [c.204]

Давление и другие механические воздействия Акусто оптпка (визуализация звуковых излучений и др.) Визуализация течений Неразрушаюший контроль качества изделий Датчики давления Нематики Нематики, холестерик Нематики Смектики С—сегне-тоэлектрики [c.206]

Как отмечалось, в зависимости от характера микроскопического упорадочения жидкие кристаллы принято делить на несколько главных типов - нематические (нематики), холестерические (.холестерики) и смектические (смектики). [c.148]

Для полу-чения ЖКК. как с холестериками, так и с нематиками, существуют две основные технологии 1) Э-мульгирование с последующим отверждением 2)фа ювое разделение, включающее получение раствора жидкого кристалла в растворе полимера или пористой матричной среде и отверждение, при котором микрокапли жидкого кристалла oтдeJ яют я от. матрицы в результате поли.меризации при охлаждении расплава и испарении растворите.ля. [c.152]

Вязкоупругие свойства жидкого кристалла характеризуются набором модулей упругости Кц и коэффициентов вязкости уь определяющих свойства однородного жидкого кристалла. Эти параметры в сочетании с анизотропией магнитной и диэлектрической восприимчивостей Дх и Ае определяют характер изменений в жидком кристалле при внещних воздействиях. Для полипептидных жидких кристаллов Ах и Ае положительны по знаку. Следовательно, в достаточно сильном магнитном (электрическом) поле жидкий кристалл макроскопически однородно ориентирован так, что продольные оси спиральных макромолекул параллельны направлению поля. Очевидно, что такая упорядоченность нарушает холестерическую макроструктуру, характерную для жидкого кристалла ПБГ в отсутствие внешнего поля. Фактически такой структурный переход от холестерика к нематику используется во многих технических устройствах благодаря удобству контроля за переходом и позволяет определить критическую величину поля, индуцируюш его такой переход. Индуцированный полем переход был открыт в лиотропных системах при изучении молекул растворителя методом ЯМР-опектроскопии [32—34]. Позднее этот лереход изучался методами ЯМР [35], инфракрасного дихроизма 4], оптических исследований [36], магнитной восприимчивости [37] и импульсной лазерной техники [38]. Переход можно также наблюдать при измерениях шага холестерической спирали как функции напряженности лоля. На рис. 11 показана зависимость относительного шага [c.198]

В жидких кристаллах наблюдаются разные виды дефектов, которые могут быть строго регулярными благодаря жидкому характеру среды. Упругая энергия, связанная с наличием дефектов, стремится прийти к равновесию, и эти дефекты принимают конфигурацию, которая соответствует минимуму энергии и называется текстурой. Дефекты жидких кристаллов исследованы в многочисленных работах [4, 5, 23, 74, 90, 94, 102]. Мы наблюдаем дислокации (ребра и винты) и фокальные изгибы в смектиках и холестериках. Дисинклииации присутствуют в трех основных видах жидких кристаллов. Дислокации и фокальные изгибы релаксируют в нематиках, что отчетливо проявляется в переходах смектик — нематик. [c.309]

У ЖК необычные опттеские свойства. Нематики и смектики класса А — оптически одноосные кристаллы. Холестерики вследствие периодического строения дают в видимой области спектра брегговское отражение. Поскольку в нематиках и холестериках носителями свойств является жидкая фаза, то под влиянием внешнего воздействия она легко деформируется. Поскольку шаг спирали в холестериках очень чувствителен к темпера,туре, то, следовательно, и брегговское отражение будет резко меняться с темпе-ра,турой, что приведет к изменению цвета вещества. [c.226]

Используются также смеси нематогена X с молекулами У различной формы. Например, межъядерное расстояние у молекулы можно измерить точно с помощью ЯМР, если растворитель X является нематиком (см. [7]). Далее, если У — хиральная молекула. она закручивает нематик, превращая его в холестерик. Это приводит к новому виду поляриметрии, причем хиральное растворенное вещество У исследуется не по оптическим свойствам его собственных молекул, а по искажениям дальнего порядка, которые оно вызывает у растворителя X [56]. Во многих случаях представляет интерес усиление определенного свойства (такого, как магнитная анизотропия или проводимость) нематической фазы X при добавлении подходящего растворенного вещества У. [c.71]

Холестерик с большим регулируемым шагом спирали Р легко получается при растворении оптически активного вещества в матрице нематика. В таких разбавленных растворах Р обычно лежит в пределах 10—50 мкм и оказывается много больше, чем длина волны видимого света Я. В этом пределе оптические свойства сравнительно просты, и впервые они осуждались Могеном [5] в 1911 г. в связи с механическим кручением нематиков. [c.263]

Когда мы обсуждали энергию искажения для нематика в гл. 3, то опустили все слагаемые, линейные по градиентам п. Эти слагаемые несовместны с равновесной конформацией, где п = onst. Однако для холестерика эти рассуждения несправедливы, поскольку равновесная конформация обладает кручением. Имеются два члена, линейных по пространственным производным п и инвариантных относительно вращения div пип -rot п. Слагаемые, пропорциональные div п, не могут появиться в F, поскольку состояния п и —п неразличимы. С другой стороны, псевдоскалярная величина n-rot п может присутствовать в F , если молекулы отличаются от своего зеркального изображения. Добавляя сюда слагаемые, обычные для нематика [см. (3.15)], мы приходим к энергии искажения [c.284]

Холестерики — это жидкости, очень похожие по своей локальной структуре на нематики. Здесь также имеется ряд замечательных связей между ориентацией и течением. Фундаментальные уравнения механики, описывающие это взаимодействие, обсуждал Лесли [51]. Для обычного случая кручений, малых в молекулярном масштабе, пренебрежимо малой сжимаемости и однородной температуры уравнения для холестериков и нематиков соепадают. Источник энтропии по-прежнему задается уравнением (5.21) гл. 5 и выражается через вязкие напряжения а р, молекулярное поле кд., тензор скоростей сдвига А р и скорость относительного вращения директора Уравнение баланса моментов (5.17) также остается справедливым, и соотношения между потоками ( ац> а) и силами (а р, ка) сохраняют свой вид [см. (5.31) и (5.32)]. Они содержат пять независимых коэффициентов, имеющих размерность вязкости. Единственная разница состоит в том, что молекулярное поле Ь теперь нужно находить из выражения для свободной энергии (6.43). [c.293]

Принципиальные схемы таких экспериментов были обсуждены в гл. 5 в связи с рассмотрением нематиков. Теоретический анализ для плоской текстуры холестериков провел Брошар [54]. Режим критически зависит от отношения акустической глубины проникновения б и полушага спирали Р/2. Изменение б потребовало бы акустического оборудования, работающего в широкой полосе частот. На практике проще варьировать Р, используя, например, смеси МББА и эфиров холестерина. Эксперимент дает два коэффициента трения, которые находятся в разумном согласии с другими данными для МББА [55]2). [c.294]

У холестерика, не имеющего стероидного скелета (- -) 2-метилбутпл-ге-[Л (-я-метоксибензилиден)амино]циннамата, найдена вязкость, типичная для нематиков [113 ].— Прим. ред. [c.296]

Замечательный электрооптический эффект Хейльмейер и Голд-махер [61] наблюдали в смесях нематиков и холестериков. Тонкий слой с обычной плоской текстурой был помещен в статическое поле Ед, параллельное оси спирали. Если q превышало определенное критическое значение Е , текстура разбивалась на небольшие домены с характерным размером 10 мкм, которые имели различную ориентацию (различные qo) и вызывали сильное рассеяние света ). [c.300]

Однако эти факты толкова.пись, по-видимому, несколько неверно. В настоящее время мы думаем, что памятью управляет процесс Карра — Хельфриха накопления зарядов. Смеси нематиков и холестериков дают эффект, по-видимому, потому, что нематический компонент обычно не очень чистый и имеет большую [c.300]

Эта текстура легче всего получается в достаточно толстых образцах при использовании смесей холестериков и нематиков с шагом спирали Р порядка 5 мкм. По существу она совпадает с конфокальной текстурой смектиков А, которая будет более подробно описана в гл. 7. И в холестериках, и в смектиках мы имеем дело со слоистыми структурами, которые легко деформируются при условии, что толщина слоев не меняется. Конечно, в холестериках эта толщина гораздо больше ( 1 мкм), чем в смектиках ( 20 А), но геометрически картины похожи. Подробное обсуждение этих текстур, ясно выявляющее подобие и различие со смектиком А, провел Булиган [71]. Сходство текстур смектиков А и холестериков было источником недоразумений в старой литературе по этому вопросу. Одним из больших достижений Фриделя было доказательство того, что это подобие ограничивается определенными макроскопическими особенностями и что в молекулярном масштабе холестерики гораздо больше похожи на нематики, чем на смектики. [c.308]

Полезно сравнить этот ряд разрешенных операций с разрешенными операциями в нематике. В последнем случае все смещения Ь становятся разрешенными и тривиальными. Единственная полезная операция — это вращение = 2тл вокруг оси V, перпендикулярной невозмущенному директору. Положение оси вращения V несущественно, поскольку два поворота (О) вокруг двух параллельных осей (V и V ) отличаются только переносом. Это приводит к более простому процессу Вольтерра, описанному в гл. 4, когда каждая молекула вращается вокруг своего собственного центра тяжести. Для холестериков, однако, нужно использовать полный процесс. [c.316]

Вязкоупругие свойства жидкого кристалла характеризуются набором модулей упругости Кц и коэффициентов вязкости уь определяющих свойства однородного жидкого кристалла. Эти параметры в сочетании с анизотропией магнитной и диэлектрической восприимчивостей Ах и Ае определяют характер изменений в жидком Кристалле при внешних воздействиях. Для полипептидных жидких кристаллов Ах и Де положительны по знаку. Следовательно, в достаточно сильном магнитном (электрическом) поле жидкий кристалл макроскопически однородно ориентирован так, что продольные оси спиральных макромолекул параллельны направлению поля. Очевидно, что такая упорядоченность нарушает холестерическую макроструктуру, характерную для жидкого кристалла ПБГ в отсутствие внешнего поля. Фактически такой структурный переход от холестерика к нематику иопользуется во многих технических устройствах благодаря удобству контроля за переходом и позволяет определить критическую величину поля, индуцируюш< о такой переход. Индуцированный полем переход был открыт в лиотропных системах при изучении молекул растворителя методом [c.198]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология