Жидкие кристаллы
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
71;хвостатые. В некоторых случаях они могут обладать и постоянными диполями. Действительно, чтобы получился тонкий слой молекул, не выскакивающих из него при умеренной температуре, необходимо гораздо большее сцепление между молекулами, чем в нематике. А при одном и том же расстоянии между молекулами их сцепление тем больше, чем они длиннее. Постоянные диполи также содействуют большему сцеплению благодаря силам притяжения между разноимёнными электрическими зарядами.
Таким образом, в большинстве смектиков от мыльной плёнки остаётся только свойство слоистости и жидкого поведения отдельных слоёв. Изображают такие смектики обычно в виде стопки слоёв, внутри которых вертикальные чёрточки обозначают длинные оси молекул. Чёрточки должны быть строго перпендикулярные смектическим плоскостям и в том случае, когда слои искривляются под действием каких-либо сил. Следовательно, на каждом участке искривлённого смектика оптическая ось обязательно перпендикулярна касательной к поверхности слоя: ось как бы накрепко вмонтирована перпендикулярно смектическим плоскостям в каждом месте. Столь прочная связь оптической оси с конструкцией кристаллической решётки является серьёзным препятствием для управления пропусканием света сквозь смектик. Например, для осуществления эффекта Фредерикса в смектике требуются электрические поля, в десятки и сотни раз большие, чем в нематике, т.к. чтобы повернуть оптическую ось, теперь необходимо сильно искривить смектические слои, а это требует преодоления гораздо больших упругих сил. Поэтому электромагнитное воздействие на смектик практически не применяется, но есть другой относительно простой способ механического воздействия.
Смектик помещается между двумя стеклянными пластинами, причем оптическая ось должна быть им перпендикулярна. К пластинкам прикладываются силы, тянущие их в противоположные стороны вдоль оси z. При этом пропорционально действующим силам увеличивается и относительное удлинение между смектическими плоскостями. Это воздействие приводит к искривлению слоёв, которое без разрыва является энергетически выгодным. Если на одном участке смектика произошёл перекос тонких слоёв в какую-то сторону, то на соседнем участке должен произойти такой же по величине перекос, но в противоположную сторону. Таким образом, вдоль стеклянных пластинок возникает периодическое искривление смектических плоскостей.
На практике сжатие смектика поперёк исходной оптической оси осуществляется помощью сравнительно длительного разогрева смектика (например, лучом лазера) и последующего резкого охлаждения этого участка. При этом участок, где действовал луч, быстро остывает и сжимается вдоль смектической плоскости, что и приводит к появлению гармошки оптических осей. Такая гармошка действует как дифракционная решётка, которая благодаря интерференции лучей, проходящих сквозь неё в разных местах, усиливает освещённость экрана на определённых участках, но ослабляет освещённость по соседству. Оптическая картинка на экране выглядит как периодическое чередование светлых и тёмных полосок.
Виды смектиков
Смектиков много. Точнее, много разных типов смектического состояния. Выше был рассмотрен самый простой из них - смектик А. Остаётся заключить, что есть ещё смектики B, C, D, E, F, G, H и т.д. Алфавитный порядок в обозначении новых типов смектического состояния в целом отражает возрастающую сложность строения жидких кристаллов, которые проявляют твёрдость не во всех измерениях. Комбинации кристаллических решёток разного вида с разными ориентациями молекул в этих решётках весьма многочисленны. Реально обнаружен примерно десяток таких комбинаций.
При охлаждении некоторых веществ смектик А превращается в смектик В. по внешнему виду он напоминает мёд и обладает примерно такой же вязкостью. Под микроскопом этот жидкий кристалл выглядит как цветное мозаичное панно. По дифракции рентгеновских лучей в этом смектике заключают, что в смектической плоскости такого кристалла, по крайней мере на небольших участках, молекулы расположены в правильном порядке. Обычно в этой плоской мини-решётке центры масс молекул располагаются в вершинах правильных шестиугольников. При наличии хотя бы слабого взаимодействия между смектическими плоскостями, обеспечивающего притяжение молекул, в объёме смектика В должна существовать кристаллическая решётка в трёх измерениях, в то время как смектик А имеет одномерную решётку. От обычного твёрдого кристалла смектик В отличается слабым взаимодействием решёток, расположенных в соседних плоскостях, что обуславливает его большую податливость в отношении сдвигов таких плоскостей в направлениях x и y.
Смектик С, как и смектик А, обладает кристаллической решёткой в одном измерении, но в отличие от смектика А здесь в каждой смектической плоскости длинные оси молекул наклонены по отношению к кристаллической оси z на некоторый угол. Если мы будем рассматривать стопку плоскостей смектика С, то заметно, что стопка плоскостей с разных направлений выглядит по-разному: неодинаково будут выглядеть молекулы. Такой жидкий кристалл называется менее симметричным.
Таким образом, в смектике С оптическая ось L не совпадает с осью решётки z. Можно сказать, что в нём не одна оптическая ось, а несколько. Это усложняет оптические явления в таких жидких кристаллах. Такое вещество состоит уже не из длинных стержней, а из особых молекул зигзагообразной формы. Для этого подходят молекулы, в ?/p>