Мезоморфные структуры в стеклообразных ацетатах щелочных металлов

• Автор: Пантелеев, Илья Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
I. ВВЕДЕНИЕ

II. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Общая характеристика и классификация мезофаз

1.1. Строение кристаллических мезофаз IО

1.2. Строение термотропных жидкокристаллических мезофаз

1.2.1. Жидкокристаллические мезофазы, имеющие дальний ориентационный порядок

1.2.2. Жидкокристаллические мезофазы, имеющие дальний

ориен тационный и трансляционный порядок

1.3. Молекулярная структура мезофаз

2. Стеклообразное состояние вещества сто свойства и специфика

2.1. Терминология
2.2. Стеклование
2.3. Гипотезы строения стекла
2.4. Полиморфизм и кристаллизация стекол
2.5. Электропроводность стекол
2.6. Стеклообразные мезофазы
3. Ионные жидкие кристаллы к солях карбоновых кислот
4. Способы идентификации мезофаз
4.1. Идентификация мезофаз по макроскопическим текстурам
4.1.1. Понятие текстуры
4.1.2. Оптические свойства анизотропных сред
4.1.2а. Двулучепреломление. Одноосные и двуосные кристаллы
4.1 Возникновение окраски в скрещенных поляризаторах
4.1.3. Определение и классификация дефектов
4.2. Применение дифракции рентгеновских лучей для идентификации мезофаз
4.2.1. Принципы метода
4.2.2. Особенности дифракции рентгеновских лучей в мезофазах
П1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Получение безводных ацетатов щелочных металлов
2. Получение стеклообразных образцов безводных ацетатов щелочных металлов
3. Изучение влияния однонаправленного импульсного электрического ноля
4. Измерение электропроводности
5. Методика анализа текстур
5.1. Использование поляризационной микроскопии для определения осности
и двулучепреломления
5.2. Текстуры нематических мезофаз
5.3. Текстуры смектических мезофаз
5.4 Особые явления, наблюдаемые в ортоскопическом ходе лучей и влияющие на текстуру образца.
5.4.1. Сферолиты
5.4.2. Мнимое двулучепреломление
5.4.3. Двулучепреломление напряжения и волнистое погасание
6. Рентгеновская дифрактометрия
6.1. Приготовление образцов
6.2. Индицирование дебаеграмм
7. Измерение инфракрасных спектров
8. Неэмпирические методы квантовохимических расчсгов
8.1. Обшие положения
8.2. Метод Хартри Фока
8.3. Анализ заселенностей по Малликену
8.4. Атомные базисы для квантовохимических расчетов
8.5. Учет электронной корреляции по теории возмущений
8.6. Оптимизация геометрии молекулы
IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Результат ы анализа текстур
1.1. Классификация текстур
1.2. Превращения текстур при нагревании
2. Результаты исследований методом рентгеновской дифрактометрии
3. Результаты исследований методом ИКспектроскопии
4. Результаты измерений электропроводности
V. РЕЗУЛЬТАТЫ КВАНТОВОХИМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
1. Расчеты мономеров и димеров ацетатов лития и калия
1.1. Результаты расчетов по методу ХартриФока
1.2. Результаты расчетов с учетом электронной корреляции по методу МР2
2. Расчеты кластеров ацетатов лития и калия
VI. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
VII. ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Примером служит кристаллический I2, в котором при комнатной температуре располагающиеся в узлах решетки Vобразиые нитританионы ориент ированы произвольно . Строение термотропных жидкокристаллических мезофаз. Жидкие кристаллы сокращенно Ж 1 известны уже более ста лет. Вещество, находящееся в жидкокристаллическом состоянии, текучее, то есть обладает реологическими свойствами жидкости. Но при этом оно обладает анизотропией некоторых физических свойств электропроводности, упругости и др. Со структурной точки зрения жидкокристаллическое состояние характеризуется дальним ориентационным порядком при отсутствии либо частичном присутствии трансляционного порядка 2. Известно оромное количество жидкокристаллических мезофаз, различающихся структурно. Их можно разделить на два типа 1. Переход вещества от трехмерного упорядочения к полному беспорядку процесс энергоемкий и далеко не всегда проходит в одну стадию. Гак, при плавлении вещества, состоящего из вытянутых молекул, разрушить трансляционный порядок расположения центров масс молекул оказывается легче, чем ориентационный порядок направления . Получается структура, подобная показанной на рис. Мезофаза, обладающая только одномерным ориентационным порядком, называется нематической, или просто нематиком 2. Текучесть нематической мезофазы обусловлена легкостью, с которой одни молекулы скользят относительно других, сохраняя направление преимущественной ориентации. Большинство нематиков состоит из кластеров, содержащих приблизительно 0 молекул, так называемых сиботактических групп, в которых молекулы упакованы в елои ,. В этом случае составной частицей мезофазы является не отдельная молекула, а анизометричная сиботактическая группа. Вообще, подобная нематику структура, обладающая одномерным ориентационным порядком, может образовываться анизометричными частицами произвольной формы и произвольного характера анизометрии рис. Рис. Строение нематических мезофаз а, нематик Ь. Однако, существуют и двуосные нематики, образованные молекулами с трехмерной анизометрией, наподобие небольших дощечек или трехосных эллипсоидов рис. Такие нематики обладают дальним ориентационным порядком и вдоль длинных, и вдоль коротких осей молекул. Нематикам свойственно сильное двулучепреломление . Нематик, образованный хиральными молекулами или при добавлении хирального соединения, образует спирально закрученные псевдослоистые структуры, в которых сохраняется разу порядочен ие центров масс, а направление директора меняется от слоя к слою рис. Исторически такой тип мезофазы получил название холестериков, однако, правильнее называть его хиральным нематиком 2,. В веществе, образованном анизометричными молекулами, ярко проявляется анизотропия межмолекулярных взаимодействий. Так, в вытянутых молекулах энергия взаимодействия при параллельной ориентации длинных осей максимальна. Это связано с тем, что ароматические фрагменты и полярные функциональные группы в палочкообразных органических мезогенах расположены преимущественно вдоль длинной оси молекулы. При плавлении связи между короткими сторонами разрушаются легче, и в получившемся расплаве молекулы предпочтительно ориентируются длинными осями друг к другу, упаковываясь в слои. Таким образом, помимо присущего нематику преимущественного направления ориентации молекул, появляется преимущественное взаиморасположение молекул. В жидких кристаллах слои свободно скользят друг относительно друга. Мезофазы, в которых молекулы упакованы в слои, получили название смектических. В смектических мезофазах имеется дальний трансляционный порядок в расположении слоев. Однако, в отличие от дальнего порядка в кристаллах, в смектиках на больших расстояниях несколько сотен ангстрем упорядоченность положения слоев размывается ,. Морфология смектической мезофазы определяется спецификой межмолекулярных взаимодействий димернзацня, сэндвичсвая упаковка и т. Смектики классифицируют по степени упорядочения центров масс в слоях. Смектики А и С наименее упорядоченные, центры масс молекул расположены в каждом слое произвольно, но в смектике С длинные оси молекул расположены наклонно к плоскости слоя.