Жидкие кристаллы
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?оставе которых на концах жёсткого стержня находятся гибкие хвостики. Такая молекула похожа на букву S. Неизменность положения этих зигзагов в конкретной смектической плоскости объясняется тем, что молекулам такой формы очень трудно поворачиваться вокруг своих длинных осей. Такой поворот неизбежно приводит к тому, что хвосты молекул должны оказаться хотя бы временно в соседних тонких слоях, что невозможно, т.к. между слоями действуют мощные силы отталкивания. Это приводит к тому, что векторы постоянных диполей ориентируются в смектической плоскости совершенно одинаково у всех молекул. Таким образом противоположные торцы тонкого слоя в смектике С противоположно заряжены, если молекулы имеют постоянные диполи, встроенные перпендикулярно плоским участкам зигзагов. Это явление одинаковой ориентации электрических диполей в отсутствие электрического поля называется сегнетоэлектрическтво.
Если жидкий кристалл обладает, помимо смектического (слоистого) порядка, кристаллической решёткой в двух измерениях в смектической плоскости, как смектик В, а также наклоном зигзагообразных молекул смектика С, то он обозначается как смектик G. Если каждый тонкий слой смектика С является жидким в смектической плоскости, то о смектике G этого сказать нельзя: его молекулы, остающиеся на своих правильных местах, похожи на жерди покосившегося частокола.
Смектик F очень похож на смектик С, но более вязок вдоль смектических плоскостей. Покосившиеся молекулы собираются здесь в более или менее плотные группы, которые тоже могут плыть вдоль плоскостей, но не так легко, как это делают отдельные молекулы в смектике С. можно сказать, что в смектике F есть что-то от смектического состояния G, частокол которого разорван на более или менее крупные части.
Смектик Е - жидкий кристалл, в котором при низкой температуре тепловое расшатывание не в силах разрушить порядок в ориентации коротких осей удлинённых и уплощённых молекул.
Наконец, самым несимметричным из всех известных смектиков является жидкий кристалл типа Н. Его строение в смектической плоскости можно изобразить как поваленный набок частокол смектика Е в направлении одной из осей (например, х). В этой конструкции трудно отыскать симметрию.
Приведённые примеры наглядно показывают, насколько многолик мир жидких кристаллов, который далеко не исчерпывается перечисленными типами жидкокристаллического состояния. Некоторые вещества в интервале температур в несколько десятков градусов даже могут находиться во всех этих состояниях, поочерёдно сменяющих друг друга.
Применение жидких кристаллов
Внешнее воздействиеОбласть примененияТип жидкого кристалла Температураиндикаторы температуры, тепловая запись лучом лазера, оптические фильтры, голография, тепловая самофокусировка света, декоративные и ювелирные изделияхолестерики холестерики, смектики А холестерики, нематики холестерики, нематики нематики холестерикиДавление и другие механические воздействияакусто-оптика, визуализация течений, датчики давления, неразрушающий контроль качества изделийнематики нематики, холестерики смектики С - сегнетоэлектрики нематикиХимические примесианализ газовых смесей, криминалистикахолестерики холестерикиЭлектромагнитное полеэлектрооптические экраны, материалы для нелинейной оптики, электрофотография, фотохимическая запись, модуляторы и управляемые оптические фильтрынематики, холестерики, смектики смектики С - сегнетоэлектрики холестерики холестерики нематикиКорпускулярное излучениедозиметры излученияхолестерики, смектики
Обобщение
Подводя итог проделанной работе, можно сделать общие выводы.
Жидкий кристалл - жидкость с оптической осью, образованная молекулами продолговатой формы. Оптическая ось - направление, с которым связаны особенности прохождения света сквозь среду. В жидких кристаллах наблюдается эффект Фредерикса - изменение направления оптической оси под действием электрического поля. Кристаллы обладают двойным лучепреломлением, эффектом динамического рассеяния и особой упругостью. В них присутствует определённая ориентация молекул, похожая на неполную кристаллическую решётку.
Жидкие кристаллы делятся на нематики, холестерики и смектики. Название нематик возникло от греческого слова нить. В нематике происходит искривление оптической оси, что и приводит к образованию нитей и их сплетений. Под действием электрического поля в нематике наблюдается явление конвекции и взбалтывания его слоёв.
Холестерик выглядит как стопка нематических слоёв, и оптические оси в этих слоях при совмещении в одну плоскость составляют некоторый малый угол. Холестерики образованы спиральными молекулами, которые могут раскручиваться под действием сильного ультрафиолетового облучения. Они очень чувствительны к изменению температуры, т.к. меняется шаг спирали, а вслед за ним и цвет кристалла. В толстом слое холестерика наблюдается вращение линейной поляризации света и избирательное отражение света, что зависит от шага спирали и длины световой волны.
Смектики по своему строению более других напоминают настоящие твёрдые кристаллы, т.к. обладают частичной кристаллической решёткой, представляют собой мыльные плёнки. Смектики делятся на подгруппы, различающиеся взаимным расположением молекул в решётке.
Практическое применение сведено в общую таблицу.
Список использованной литературы