Влияние молекулярной ассоциации на мезоморфные и физические свойства некоторых индивидуальных и смешанных нематических жидких кристаллов-производных бензилиденанилина и фенилбензоата и растворов на их основе

• Автор: Волков, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
Жидкокристаллическое состояние вещества было открыто более ста лег назад. Однако наиболее широкие исследования строения и свойств жидких кристаллов ЖК как соединений, образующих принципиально новую, мезоморфную фазу мезофазу, были разврнуты лишь недавно.
Жидкие кристаллы привлекают вс большее внимание специалистов в различных областях науки и техники как объекты теоретического и прикладного характера. Повышенный интерес к жидкокристаллическим материалам объясняется вс более растущей потребностью науки и промышленности в уникальных свойствах мезогенных систем. В мезоморфном состоянии, как в промежуточной фазе, обладающей высокими значениями анизотропии физических свойств и дальней ориентационной упорядоченностью, скрыты ключи к пониманию не только тврдого и жидкого состояния вещества, но и функционирования биологических объектов, и одновременно заложены широкие возможности в отношении разнообразных областей применения. Мезогены обладают свойством перестраивать свою структуру под воздействием сравнительно слабых внешних факторов, что ведт к изменению макроскопических физических характеристик образца. Благодаря такому сочетанию свойств жидкие кристаллы, и особенно их смеси, широко используются в радио и оптоэлектронике, лазерной технике, термографии, спектроскопии, газожидкостной хроматографии, медицине, биологии и многих других областях.

Актуальность

К числу наиболее важных характеристик НЖК следует отнести тип образуемой мезогеном анизотропной фазы и температуру фазового перехода нематика изотропная жидкость, которая количественно характеризует термическую устойчивость мезофазы . Это связано ещ и с тем, что вид мезофазы и температура изотропного перехода представляют собой свойства, моделируемые в рамках разнообразных теорий жидкокристаллического состояния . Именно эти параметры и представляют собой основной объект изучения физической химии ЖК, одним из предметов которой является установление закономерностей влияния химического строения мезогенных молекул на мезоморфные и физические свойства жидкокристаллических систем. Ранее были предприняты многочисленные попытки 5, , оценить особенности влияния природы жсткого ядра, терминальных и латеральных заместителей на жидкокристаллические свойства. Влияние центральной группировки на мезоморфизм и термостабильность мезофаз, образованных мезогенами с ароматическими циклами, оказывалось предметом исследования в большом числе работ 5, . СС , который авторы интерпретируют исходя из геометрической анизотропии жесткого ядра мезогенной молекулы. В то же время следует отметить, что замена одной мостиковой группы на другую может не только искажать линейность молекулы жидкого кристалла, но и полностью изменять геометрию жсткого ядра, включая его конформационное состояние. Так, если замещнные азобензолы отличаются плоским строением центрального остова 5, то производные фенилбетгзоата и бензилиденанилина акопланарны. Нарушение копланарности колец, как правило, влияет на температуры плавления и просветления ЖК, очевидно за счт нарушения сопряжения и понижения анизотропии молекулярной поляризуемости . Закономерности влияния терминальных заместителей изучены достаточно подробно 5, , , , . Очевидно, замещение атома водорода в 4,4положениях ароматических или алифатических циклов в силу ряда факторов всегда приводит к увеличению склонности анизотропных молекул к мезоморфизму увеличению поляризуемости, геометрической анизотропии молекулы, что обеспечивает усиление межмолекулярных взаимодействий . Кроме того, за счт разрыхляющего действия алифатических заместителей может понижаться температура плавления , что приводит к расширению температурного интервала существования мезофазы. Установлено, что длина алифатических терминальных заместителей довольно сильно влияет на тип проявляемого мезоморфизма, причм длинные цепи с п8 способствуют смектическому слоевому упорядочению , . Это связано, по мнению авторов , со снижением торцевого межмолскулярного взаимодействия и раздельным плавлением алифатических областей и жстких ядер, причм последние сохраняют координационный порядок в некотором температурном интервале существования смектической фазы. Одним из хорошо установленных фактов в химии ЖК следует считать чтнонечтное альтернирование температуры нематикоизотропного фазового перехода и некоторых других физических характеристик при удлинении алкильного заместителя. Причина этого эффекта считается установленной и заключается в различном вкладе чтного и нечтного атомов углерода алкильной цепи в анизотропию поляризуемости присоединение нечтного атома углерода увеличивает анизотропию мезогенной молекулы, чтного сопровождается разрыхляющим действием . Влияние терминальных алкоксигрупп на мезоморфные свойства оказывается подобным влиянию алкильных заместителей, поскольку геометрические особенности этих цепей подобны изза близости валентных углов ССС и СОС 5, . Отличия состоят в том, чго присоединение алкоксигрупп к фенильному заместителю приводит к сопряжению атома кислорода с ароматической систсмой , способствует усилению межмолокулярных взаимодействий и, соответственно, повышению термостабильности мезофазы . Кроме того, возможна дополнительная поляризация мезогенной молекулы и обусловленное этим усиление дипольдипольной ассоциации. Следует отметить также, что атом кислорода алкоксигруппы следует рассматривать как часть цепи таким образом, что в отличие от алкильных заместителей теперь уже чтный атом углерода будет существенно усиливать анизотропные межмолекулярные взаимодействия , .