Физические принципы индукции холестерической фазы производными бинафтила

• Автор: Винокур, Ростислав Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

I. Обзор литературы
1. Основные понятия и определения
2. Теоретические модели индуцированной холестерической фазы
3. Экспериментальное исследование хиральных добавок
4. Производные бинафтила в качестве хиральных добавок
II. Эксперимент
1. Исследуемые вещества
2. Нематические матрицы
3. Оборудование
4. Методы измерения шага холестерической спирали
5. Рефрактометрический метод определения параметра порядка нематической матрицы
III. Результаты и обсуяадение
Содержание работы
1. Химическая структура и физические свойства 6,6'-замещенных производных бинафтила
2. Температурная зависимость закручивающей силы и распределение конформеров 6,6-замещенных производных бинафтила
3. Управление закручивающей способностью бинафтильного фрагмента посредством его ориентации в матрице
4. Управление закручивающей способностью посредством УФ-облучения
5. Расчет конформации молекул и их закручивающей силы
Заключение
Список литературы

В последние десятилетия, среди огромного многообразия жидкокристаллических систем (мезофаз) особенно интересными как для исследования, так и с практической точки зрения считаются хиральные1 фазы. Фундаментальной задачей их изучения является поиск связи асимметрии молекул и макроскопических свойств веществ. Действительно, существование холестерических (хиральных нематических), хиральных смектических, открытых недавно голубых [1-3] и TGB (Twisted Grain Boundary) [4,5] фаз непосредственно связано с хиральностью образующих их молекул. Как было отмечено в [6-8], изучение феномена хиральности является одной из наиболее сложных и важных проблем в области физики жидких кристаллов.
Важнейшей областью применения хиральных жидких кристаллов является производство экономичных и компактных устройств отображения информации. В настоящее время наиболее динамично развивается производство цветных графических дисплеев, основанных на ферроэлектрической хиральной смектической фазе. В знакосинтезирующих индикаторах и растровых дисплеях невысокого разрешения в подавляющем большинстве случаев используется холестерическая фаза. Столь жесткое разделение областей применения данных мезофаз связано с тем, что хотя холестерические структуры дешевле и обеспечивают более высокий коэффициент контрастности, время переключения
1 термин "chirality" (от греч. уеф - рука) предложен лордом Кельвином для обозначения отсутствия плоскостей и центра симметрии

коммерческих холестерических смесей ( ~103 с ) существенно больше, чем ферроэлектрических ( ~10-6 с ), что неприемлемо для воспроизведения движущегося изображения. Таким образом, создание новых холестерических систем столь же актуально, как удешевление ферроэлектрических материалов.
В дальнейшем речь пойдет лишь о холестерических фазах [9,10]. Надмолекулярную структуру последних можно считать наиболее простой, в то же время, характерный размер, связанный с макроскопическим проявлением хиральности (шаг холестерической спирали), варьируется от долей до сотен микрометров, что позволяет рассматривать данные фазы в качестве весьма перспективных модельных систем.
Интересной особенностью хиральных фаз является то, что "носителем" асимметрии на молекулярном уровне может являться только часть системы, при этом свойства данной компоненты могут влиять как на систему в целом, так и на "симметричные" ее составляющие [11]. Возможность варьирования состава представляет собой универсальный инструмент исследования.
Что касается холестерических фаз, то вполне естественно стремление снизить долю хиральной компоненты ДО 0.1-2-10%, сохраняя специфические макроскопические свойства фазы. С точки зрения анализа системы, это предоставляет дополнительный малый параметр и позволяет выделить особенности взаимодействия хиральных молекул с молекулами нематического окружения. Экспериментально такое соотношение компонент означает, что наличие и общие свойства жидкокристаллической фазы в основном определяются свойствами симметричной компоненты (матрицы), а
особенности структуры - свойствами хиральной компоненты

(Н.5.4)
(Здесь и далее приняты обозначения интенсивностей, соответствующие юстировке элементов установки.)
Таким образом, измерив три интенсивности указанных поляризаций при соответствующей начальной калибровке можно легко вычислить фазовый сдвиг, причем формула (П.5.4) автоматически учитывает возможный дихроизм. Естественно, необходимо весьма точно устанавливать положение оптической оси образца.
При проведении экспериментов использовались плоскопараллельные капилляры с калиброванными фторопластовыми прокладками, толщина измерялась по интерференционному поглощению (аналогично интерферометру Фабри-Перро) с помощью спектрофотометра "НйасЫ-Ш400". Для ориентации жидкого кристалла, внутренние поверхности капилляра натирались раствором поливинилового спирта.
Разность показателей преломления рассчитывалась по формуле:
Ди = -^-д<р, (П.5.5)
2 папо
где с1 - толщина капилляра,
А0 - длина волны в вакууме (0.63 мкм), п0 - средний показатель преломления нематика (п] =<п2 >).
Толщина капилляра выбиралась достаточно малой (10-30 мкм), чтобы с увеличением температуры сохранялось ориентирующее влияние поверхностей. Именно это обусловило