Физические свойства тонких жидких пленок с упорядоченной структурой

• Автор: Сонин, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 280 с. : ил

Автор выражает свою глубокую признательность Л.М.Блинову и Е.И.Кацу, а также всем сотрудникам лаборатории жидких кристаллов Института кристаллографии РАН, в сотрудничестве с которыми он в течение десяти лет, с 1982 по 1991, изучал поверхностные свойства жидких кристаллов. Автор также искренне благодарен своим иностранным коллегам: Р.Бартотшо (Италия); Дж.Бечххофер,
Б.Фрискен, А.Этираж (Канада); Д.Ланжевен, Т.Палермо, А.Любек, Т.Земб, М.Делсанти (Франция), с которыми он работал в последние годы над проблемами, связанными с физикой поверхности мезофаз и растворов поверхностно-активных веществ.
Диссертационная работа выполнялась в Институте кристаллографии им. А.В.Шубникова РАН (Москва) - 1982-1991 гг., в Университете Калабрии (Козенца, Италия) - 1991 г., в Высшей нормальной школе (Париж, Франция) - 1992-1993 гг., в Университете Саймона Фрайзера (Барнаби, Канада) - 1994-1995 гг., во Французском институте нефти (Рюэлъ-Мальмезон, Франция) - 1995-1997 гг., в Центре атомных исследований (Сакле, Франция) - 1998-1999 гг, в Институте элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова РАН (Москва) -2000 г.
Оглавление
Введение

Глава первая. Гонкие плёнки, ограниченные твёрдыми

подложками

§1. Основные понятия о жидких кристаллах и жидкокристаллических плёнках

1.1. Различные термотропные и лиотропные мсзофазы

1.2. Методы ориентации мезофаз

Т.З.Параметр порядка
1.4. Свободная энергия
1.5. Энергия сцепления
1.6. Электро- и магнитооптические эффекты
а. Переход Фредерикса
б. Фпексоэлектрический эффект
1.7. Ориентационные переходы в жидких кристаллах
а. Гомеопланарная ориентация нематиков
б. Локальные переходы Фредерикса
1.8. Вязкие пальцы в жидких кристаллах
§2. Методика эксперимента
2.1. Жидкокристаллические вещества
2.2. Экспериментальные ячейки и установки
§3. Ориентация нематиков в плоских капиллярах, ограниченных
твёрдокристаллическими подложками
§4. Измерения энергии сцепления нема гиков с твёрдыми поверхностями
4.1. Определение IV по измерениям перехода Фредерикса
4.2. Нахождение И'но измерениям флексоэлектричсского эффекта

4.3. Определение W по измерениям флексоэлектрическо! о эффекта, стабилизированного магнитным полем
4.4. Оценка W по измерению двулучепреломления в гомеопланарно ориентированных образцах нематиков
4.5. Определение W для нематиков, заключённых между двумя твёрдокристаллическими подложками. Ориентационная
бистабильность для НЖК, ограниченного сколами NaCl
§5. Вязкие пальцы в тонких жидкокристаллических плёнках
5.1. Вязкие пальцы в подъёмной ячейке Хелс-Шоу
5.1.1. Изотропные подъёмные ячейки Хеле-Шоу
5.1.2. Анизотропные подъёмные ячейки Хеле-Шоу
5.1.3. Эффекты памяти
5.2. Вязкие пальцы в сегнетоэлсктрических жидких кристаллах
Выводы к первой главе
Глава вторая. Плёнки, контактирующие с одной твёрдой
поверхностью
§1. Основные параметры, характеризующие жидкие плёнки,
помещённые на твёрдые подложки
§2. Ориентация директора в тонких нематических плёнках, лежащих
на сколах твёрдых кристаллов
§3. Экспериментальное исследование локального перехода
Фредерикса
§4. Смачивание и поверхностная кристаллизация в системе: ПАВ-содержащее масло - вода - металлическая подложка. Приложение к кристаллизации газовых гидратов в нефтяных
трубопроводах
4.1. Методика эксперимента
а. Использованные материалы
б. Экспериментальная установка

F Fo+кща-щ + /iK~f j|kla3 (1.12)
Здесь Fq- шютность свободной энергии в недеформированном состоянии.
Коэффициенты кщ и 2v3ij3fci в выражении (1.12) являются соответственно компонентами полярных тензоров третьего и шестого ранга. Тензор Лэрц инвариантен по отношению к перестановке индексов (т.е. £зра = АГзызу), тогда как тензор кщ не инвариантен по отношению к таким перестановкам. Коэффициенты кщ и Жзцзы называются упругими константами или константами Франка.
Очевидно, что симметрия среды будет накладывать ограничения на вид тензоров упругой деформации. Например, для нематического жидкого кристалла (симметрия co/mm) выражение (1.12) может быть записано как
F = Fo + ‘/SKiiCdivn)2 + '/Knin-rolnf + 'AK^mroXrif. (1.13)
Здесь упругие константы представлены в двух-индексовой форме, как это принято в теории упругости: Кп = Кзти (продолышй изгиб), К2г ~ Къпъи (кручение), Kyi ~ K-i 13333 (попереч1шй изгиб).
Экспериментальные значения упругих констант Кц, К22 и К22 отличаются друг от друга не более чем в два раза. Поэтому во многих случаях можно ограничиться так называемым одно-константным приближением, т е. положить, что К] | = К22 = Къъ- Такое допущение существенно упрощает форму выражений для свободной энергии. Например, формула (1.13) будет иметь вид
F = F0 + %K[(dinf + (rot/г)21. (1.14)
Для смектических А жидких кристаллов (симметрия m/mm, со2) выражение (1.12) имеет следующую довольно простую форм)':