Ориентационные переходы в нематических жидких кристаллах, индуцированные границей

• Автор: Хазимуллин, Максим Вильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 123 с.

Содержание
Введение
1 Ориентационные переходы в нематических жидких кристаллах: роль граничных условий
1.1 Уравнения континуальной теории нематических жидких
кристаллов
1.2 Влияние границы раздела на ориентацию нематических
жидких кристаллов
1.3 Поверхностные ориентационные переходы
в НЖК, индуцированные температурой
1.4 Методы измерения поверхностной энергии
1.5 Влияние граничных условий на ориентационную динамику НЖК в гидродинамических потоках
2 Ориентационный переход планарная —> наклонная —У гомеотропная ориентация в НЖК на подложке с микрорельефом
2.1 Экспериментальная установка и методика расчетов
2.2 Результаты экспериментальных исследований
2.3 Модель поверхностной энергии
3 Поверхностная энергия нематического жидкого кристалла на подложке с микрорельефом
3.1 Экспериментальная установка и методика расчетов
3.2 Температурная и угловая зависимости поверхностной энергии

3.3 Релаксация директора в магнитном поле
4 Ориентационные переходы в НЖК в осциллирующем потоке
4.1 Техника исследований ориентационной динамики НЖК
в осциллирующем сдвиговом потоке
4.2 Ориентационный переход в гибридно ориентированном НЖК на подложках со слабым сцеплением
4.3 Флексоэлектрический отклик слоя НЖК на подложках
со слабым сцеплением
Основные результаты и выводы
Список литературы
Введение
Актуальность темы. Вещества, которые в жидкой фазе в определенном интервале температур обнаруживают анизотропию физических свойств: оптических, электрических, магнитных и т.д., - называют жидкими кристаллами (ЖК). Наиболее простую внутреннюю структуру имеют нематические жидкие кристаллы (НЖК, или нематики), состоящие из стержнеподобных молекул, центры масс которых распределены в пространстве неупорядоченно, а длинные оси ориентированы преимущественно в одном направлении, характеризуемом единичным вектором п — директором. В случае идеального монодоменного слоя НЖК различают наклонную (п образует некоторый угол относительно поверхности Е, ограничивающей нематик), планарную (н||Е) и гомео-тропную (тг±Е) ориентации нематического слоя.
Оптические, электрические, магнитные свойства нематика определяются пространственным распределением директора, которое весьма чувствительно к воздействию различных внешних полей. Эта уникальная особенность широко используется при конструировании разнообразных устройств на основе жидких кристаллов (дисплеев, модуляторов света, оптических преобразователей и т.д.). Важным фактором, определяющим ориентационное поведение НЖК во внешних полях, является наличие границы раздела, которая не только задает исходную ориентацию слоя НЖК в невозмущенном состоянии, но и существенно влияет на характеристики процессов переориентации. В связи с этим исследование ориентирующих свойств ограничивающих НЖК поверхностей является одним из актуальных направлений физики жидких кристаллов. Особое внимание привлекают анизотропные поверхности

половине образца (А) была однородная ориентация, а на другой (Б) -искаженная (угол наклона директора на верхней подложке составлял —во, а на нижней —Ь#о — асимметричные граничные условия). Такой прием позволил определить направление легкой оси (в области А) и отклонение директора от нее (в области Б). Оценка величины силы сцепления НЖК МББА на подложке с ЭЮ-напылением, использующегося в эксперименте, дала величины Ж = (3.9 ± 1.3) 10~'3 эрг/см2 для толщины слоя НЖК I = 20 ±3 мкм и Ж = (1.6 ±1.4) -10-3 эрг/см2 для I = 3 ± 1 мкм. Метод оказался очень чувствительным к погрешности измерения толщины слоя НЖК и, как отмечают авторы, к величине энергии сцепления: для слабого сцепления возможно более сильное отклонение директора от легкой оси, которое легче зарегистрировать и, следовательно, точнее определить величину Ж.
В работах Барберо и др. [58, 59, 60] вместо техники полного внутреннего отражения изучалось двулучепреломление слоя НЖК в клиновидной ячейке, что значительно упрощало реализацию эксперимента. Однако было необходимо существенное различие величин силы сцепления на поверхностях, образующих клин, т.е. одна поверхность должна обладать жестким, а вторая (тестируемая) - относительно слабым сцеплением (на один-два порядка меньше). Расчеты [58] показали, что при жестком сцеплении на обеих поверхностях фазовая задержка 8 должна быть линейной функцией толщины слоя НЖК I, что и было обнаружено в ячейке, состоящей из «верхней» подложки, покрытой ДМОАР, что обеспечивало гомеотропную ориентацию, и «нижней» с напыленным слоем ЭЮ (планарная ориентация). При использовании подложки с натертым силаном в качестве «нижней», тестируемой, было обнаружено, что на больших толщинах слоя НЖК зависимость 8(1) была линейная, а области малых толщин линейность нарушалась, причем для I < 1С ориентация слоя нематика была гомеотропной. Анализ задачи с учетом конечной энергии сцепления позволил объяснить отклонение от линейности и измерить силу сцепления из величины 1С. Применяя