Влияние поверхностного сцепления на фазовые переходы в холестерических жидких кристаллах

• Автор: Шавкунов, Виталий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 154 с. : ил

Содержание
Введение

1. Жидкие кристаллы и магнитные суспензии

на их основе

1.1. Общие сведения о жидких кристаллах

1.1.1. Континуальное описание

1.1.2. Мягкое сцепление

1.2. Основные типы текстур холестерика

в плоскопараллелыюй ячейке

1.2.1. Слой с гомеотропным закреплением директора

1.2.2. Слой с планарным закреплением директора

1.3. Феррожидкие кристаллы и их свойства
1.3.1. Континуальное описание ФЖК
1.3.2. Мягкое сцепление
2. Холестерик в слое с гомеотропным сцеплением
2.1. Уравнения равновесия
2.2. Переход между гомеотропной нематической и спиральной
конической фазами
2.3. Планарное упорядочение
2.3.1. Положительная анизотропия
2.3.2. Отрицательная анизотропия
2.4. Полубесконечный слой
2.5. Периодическое возмущение
3. Холестерик в слое с планарным сцеплением
3.1. Уравнения равновесия
3.2. Планарное состояние
3.3. Поле Фредерикса
3.4. Состояние насыщения
3.5. Раскручивание спирали в конфокальном состоянии

3.6. Учет полярной энергии сцепления
3.7. Влияние вырождения оси легкого ориентирования
на фазовый переход холестерик - нематик
3.7.1. Пороговые характеристики
4. Влияние поверхностного сцепления на фазовый переход феррохолестерик - ферронематик
4.1. Уравнения состояния феррохолестерика
4.2. Критическое поле перехода феррохолестерик -ферронематик и структура ферронематической фазы
4.3. Ориентационная структура феррохолестерика
4.4. Доменные стенки
5. Феррохолестерик в слое с гомеотропным сцеплением
5.1. Уравнения равновесного состояния
5.2. Переход между гомеотропной ферронематической
и феррохолестерической фазами
5.3. Планарное упорядочение в слое
Основные результаты и выводы
Литература

Введение
Жидкие кристаллы (ЖК) - это агрегатное состояние вещества, промежуточное между кристаллическим твердым телом и аморфной жидкостью. Фундаментальным свойством ЖК, отличающим его от изотропной жидкости, является наличие макроскопической упорядоченности длинных осей молекул в пространстве. Это обуславливает уникальные свойства ЖК, связанные с высокой чувствительностью пространственного распределения ориентационной упорядоченности к действию поверхностных сил, электрических, магнитных полей и упругих деформаций.
На сегодняшний день ЖК нашли применение в приборостроении, вычислительной технике, акустике, оптике, медицине и биологии. С помощью оптических свойств ЖК удается визуализировать изображение в инфракрасных и ультрафиолетовых лучах, ЖК используются в производстве дисплеев, некоторые типы которых могут работать при солнечном свете, поскольку модулируют отраженный свет, обеспечивая хороший контраст передаваемого изображения. Сравнительно недавно было обнаружено, что жидкокристаллическая структура присуща самым разнообразным системам, включая растворы полимеров и биологические мембраны. Это открывает новые возможности для создания веществ с заданными свойствами и лекарственных препаратов нового поколения. В связи с этим развитие исследований типов пространственных структур и структурных превращений в ЖК способствует прогрессу в изучении анизотропных вязкоупругих сред вообще.
В последние годы интерес исследователей привлекают магнитные среды - так называемые феррожидкие кристаллы (ФЖК). Они представляют собой суспензии однодоменных ферромагнитных частиц в анизотропной жидкокристаллической матрице и являются спонтанно намагниченными уже в отсутствие внешнего магнитного поля. Для таких

поверхности частицы и главной осью частицы). В случае гомеотропной ориентации директора на поверхности частицы угол а = 7г/2 и параметр А — 1. На границе слоя авторы работы [105]-[107] предполагали жесткое гомеотропное закрепление директора нематика.
В общем случае ФЖК, помещенного в ячейку, выделяют два вклада поверхностного взаимодействия: один связан со взаимодействием поля директора и поверхности магнитных частиц, второй - со взаимодействием между полем директора и границами ячейки. Таким образом, используя выражение (1.22) для плотности энергии искаженного состояния ФЖК и выражение для описания поверхностного взаимодействия ФЖК с границами слоя (1.7)-(1.14), можно определить равновесное распределение поля директора и намагниченности исследуемого образца, помещенного в магнитное поле 77. Поля директора п(г) и намагниченности т(г) определяются из условия минимума функционала полной энергии (1.4).
Выводы по обзору:
Из приведенного обзора литературы можно сделать вывод, что структурные превращения в ЖК и магнитных суспензиях на их основе под действием внешних электрического и магнитного полей широко изучаются. Особо интенсивно исследуется влияние конечной энергии сцепления молекул ЖК с поверхностью на ориентационные фазовые переходы в тонких слоях ЖК. Однако в большинстве работ в качестве исследуемого вещества выбирается нематический ЖК, а при рассмотрении ориентационных свойств холестерического ЖК авторы работ, как правило, используют приближение жесткого сцепления или одноконстантное приближение (Кп = К22 = 7<зз = К), что значительно упрощает вычисления, но приводит лишь к грубым оценочным результатам. Случай вырождения оси легкого ориентирования на границе слоя исследовался только для нематического ЖК. Изучение ориентационных и магнитных свойств феррохолестерика в приближении конечной энергии сцепления молекул холестерика с поверхностью магнитных частиц с учетом эффекта сегрегации на сегодняшний день не было сделано. В соответствии