Исследование физико-химических свойств, молекулярной динамики и структуры жидких кристаллов и других систем со сложным межмолекулярным взаимодействием

• Автор: Цыкало, Альфред Леонидович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Одесса
• Количество страниц: 429 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ стр.

1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТНОТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПЛОТНЫХ ГАЗОВ, ЖИДКОСТЕЙ

И ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ

1.1. Потенциал взаимодействия атомов и молекул

1.2. Изучение свойств плотных газов, жидкостей

и жидких кристаллов

1.3. Основные результаты и выводы

2. МЕТОДИКА МОЛЕКУЛЯРНОДИНАМИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Исследование чистых простых веществ в газообразном и жидком состояниях

2.2. Изучение свойств газообразных и жидких растворов методом молекулярной дигнки

2.3. Молекулярнодинамическое изучение жидких
кристаллов
2.4. Изучение тонких пленок и адсорбированных слоев методом молекулярнодинамических экспериментов1
2.5. Основные результаты и выводы
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ПЛОТНЫХ ГАЗОВ,
ЖИДКОСТЕЙ И РАСТВОРОВ
3.1. Рекуррентное соотношение для старших вириальных коэффициентов уравнения состояния
3.2. Влияние неаддитивных межмолекулярных взаимодействий на третьи вириальные коэффициенты газов
. и газовых смесей
3.3. Радиальные функции распределения и координационные числа
3.4. Результаты расчета термодинамических свойств
3.5. Результаты определения коэффициентов переноса
3.6. Изучение структуры адсорбированных слоев и динамики частиц при физической адсорбции из растворов
3.7. Основные результаты и выводы
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ, ДИНАМИКИ ЧАСТИЦ И
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕМАТИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ
4.1. Ориентационные функции распределения молекул НЖК
4.2. Параметры ориентационной упорядоченности
4.3. Функции распределения центров масс частиц
4.4. Определение области существования нематической мезофазы
4.5. Результаты определения термодинамических свойств НЖК
4.6. Особенности поступательного движения частиц НЖК
4.7. Результаты исследования вращательного движения частиц в молекулярнодинамических моделях НЖК
4.8. Времена корреляции и самодиффузия молекул НЖК
4.9. Результаты изучения структуры и свойств тонких пленок НЕК
4Основные результаты и выводы
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ СМЕКТИЧЕСКИХ И ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ
ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ, А ТАКЖЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ
МЕЗОФАЗ ИЗ ДИСКООБРАЗНЫХ МОЛЕКУЛ
5.1. Результаты молекулярнодинамического исследования структуры, динамики частиц и теплофизических свойств смектических жидких кристаллов
5.2. Результаты изучения структуры холестерических жидких кристаллов
5.3. Результаты молекулярнодинамического исследования структуры и динамики частиц жидких кристаллов,
состоящих из дискообразных молекул, и предсказание новых жидкокристаллических ыезофаз в таких системах
5.4. Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Величина параметра порядка в точке перехода И1НЖК оказалась еще выше, чем в решении Онзагера, и в еще меньшей степени соответствует известным опытным данным. Приближение самосогласованного поля может быть использовано также для изучения решеточных моделей, в которых количество разрешенных ориентаций каждой молекулы ограничено. Подобные модели, естественно, упрощают реальную ситуацию для которой характерно непрерывное распределение молекулярных ориентаций, вследствие чего исследование существенно облегчается. Аналогично результатам Онзагера и Флори при низких плотностях в решеточных моделях наблюдается изотропная фаза, а при повышенных плотностях некоторые ориентации оказываются преобладающими. Однако возможны случаи возникновения конфигураций с неупорядоченными доменами, которые соответствуют системам, характеризуемым отсутствием обычного для нематиков дальнего порядка зо . Это обстоятельство, а также искажение ряда особенностей флуктуаций в НЖК являются следствием замены непрерывной группы вращений дискретной точечной группой и серьезно ограничивают возможности применения решеточных моделей в теории жидкокристаллического состояния. ЮОЮЗ. Было установлено 1 , что использование уравнения ПеркусаИевика позволяет предсказать переход ИЖНЖК для систем частиц с чисто отталкивательным потенциалом. Уравнение ОрнштейнаЦернике было использовано для вывода соотношения, связывающего плотность системы в условиях фазового перехода с отношением длин молекулярных осей ЮЗ . К сожалению, практически во всех случаях на этом пути приходится использовать допущения, физическую обоснованность и влияние на количественные результаты которых оценить трудно. Экспериментальные данные по некоторым свойствам рассеяние света, электрическое и магнитное двулучепреломление свидетельствуют о сохранении определенного ближнего1 порядка после перехода вещества из нематической в изотропную фа. Для описания непрерывности изменения параметра порядка удобно использовать представления теории континуума. Основываясь на извесной теории фазовых переходов Л. НЖК изотропная жидкость. ИЖ и НЖК. Однако в количественном отношении получаемые результаты не являются удовлетворительными. Хотя модель Ландау де Жена находит применение для описания перехода. ИЖНЖК и даже при изучении НЖК в окрестности температуры перехода, следует иметь в виду, что исходное разложение оправдано лишь для малых Р . НЖК достаточно велик 0,30,4 даже в окрестности перехода НИМИ. Таким образом, эта модель может с уверенностью применяться лишь для слегка упорядоченной изотропной фазы. Некоторое распространение получило приближение Бете , первоначально предложенное для описания ближнего порядка в бинарных сплавах. В этом методе предполагается, что каждая молекула окружена соседями их количество более 3, причем можно пренебречь взаимодействиями соседей друг с другом. Анализ такой модели при подходящем выборе потенциала взаимодействия молекулысоседа с внешней сферой дает возможность найти температурные зависимости параметров порядка. При температуре перехода НЖКИ все параметры порядка скачкообразно изменяются. Однако если дальние параметры порядка при переходе падают до нуля, то ближний параметр порядка остается ненулевым даже в изотропной фазе. Хотя приближение Бете приводит к несколько лучшему соответствию опытным данным, чем модель Ландауде Жена, расхождения все же остаются значительными. Кроме зависимости обычного типа, описывающей короткодействующие центральные силы, потенциал содержит слагаемое, характеризующее ориентационное анизотропное дисперсионное взаимодействие. Решение статистической задачи находилось в рамках приближения среднего поля. При этом осуществлялось усреднение потенциала по положениям и ориентациям второй молекулы согласно структуре смектика А. Этот подход позволил получить температурные зависимости параметров порядка трансляционного, ориентационного и смешанного, описывающих в первом приближении структуру смектических А жидких кристаллов. По характеру изменения этих параметров можно судить с фазовой диаграмме системы.