-Ðóáðèêè

 -Ïîèñê ïî äíåâíèêó

Ïîèñê ñîîáùåíèé â Vikusp

 -Ïîäïèñêà ïî e-mail

 

 -Ñòàòèñòèêà

Ñòàòèñòèêà LiveInternet.ru: ïîêàçàíî êîëè÷åñòâî õèòîâ è ïîñåòèòåëåé
Ñîçäàí: 05.02.2017
Çàïèñåé:
Êîììåíòàðèåâ:
Íàïèñàíî: 765


Æèäêèå êðèñòàëëû

×åòâåðã, 21 Äåêàáðÿ 2017 ã. 13:43 + â öèòàòíèê

Ñìåêòè÷åñêèå æèäêèå êðèñòàëëû (îò ãðå÷åñêîãî σμ?γμα - ìûëî) õàðàêòåðèçóþòñÿ L = const, à ïëîòíîñòü ð(r) ïåðèîäè÷íà âäîëü âûäåëåííîé îñè z. Ñìåêòè÷åñêèå æèäêèå êðèñòàëëû èìåþò áîëüøîå ÷èñëî ìîäèôèêàöèé (ñìåêòè÷åñêèõ ôàç, À, Â, Ñ, . ), ðàçëè÷àþùèõñÿ ñèììåòðèåé è îñîáåííîñòÿìè êîððåëÿöèîííûõ ôóíêöèé.  ñòðóêòóðå ñìåêòè÷åñêîé ôàçû À (ðèñ. 1,á) ïëîòíîñòü ïîñòîÿííà â ïëîñêîñòè õó. Ìîëåêóëû ðàñïîëîæåíû ñëîÿìè, êîòîðûå ìîãóò ñêîëüçèòü îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà. Îáðàç òàêîé ñòðóêòóðû - «êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòîïêà æèäêèõ ïëîñêîñòåé».

Èçâåñòíî íåñêîëüêî òûñÿ÷ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, îáðàçóþùèõ æèäêèå êðèñòàëëû Ìîëåêóëû òèïè÷íûõ òåðìîòðîïíûõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ N-(4-ìåòîêñèáåíçèëèäåí)-4-áóòèëàíèëèí (ÌÂÂÀ) è 4-ïåíòèë-4’-öèàíîáèôåíèë (5ÑÂ) (òàáë.) ïî ôîðìå ïîõîæè íà ñòåðæíè. Íàëè÷èå äâóõ èëè òð¸õ áåíçîëüíûõ êîëåö â ìîëåêóëå òèïè÷íî äëÿ æèäêèõ êðèñòàëëîâ. Âìåñòî áåíçîëüíûõ êîëåö â ìîëåêóëàõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ âñòðå÷àþòñÿ öèêëîãåêñàíîâûå, áèöèêëîîêòàíîâûå è ãåòåðîöèêëè÷åñêèå ôðàãìåíòû, à òàêæå ïðîèçâîäíûå õîëåñòåðèíà (íàïðèìåð, õîëåñòåðèëìèðèñòàò).

Æèäêèå êðèñòàëëû.

È òå è äðóãèå îáû÷íî èìåþò íåñêîëüêî ìîäèôèêàöèé - æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèõ ôàç. Òåìïåðàòóðíûé èíòåðâàë èõ ñóùåñòâîâàíèÿ çàâèñèò îò ïðèðîäû âåùåñòâà è ìîæåò ëåæàòü êàê â îáëàñòè íèçêèõ (äî -60 °Ñ), òàê è âûñîêèõ (äî 400 °Ñ) òåìïåðàòóð.

Îñîáûå îðèåíòàöèîííûå ýôôåêòû õàðàêòåðíû äëÿ ñåãíåòîýëåêòðè÷åñêèõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ.  ýòèõ âåùåñòâàõ ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå Å ìîæåò âçàèìîäåéñòâîâàòü ñî ñïîíòàííîé ïîëÿðèçàöèåé Ð. Ïåðåîðèåíòàöèÿ Ð ñîïðîâîæäàåòñÿ ïåðåîðèåíòàöèåé îïòè÷åñêîé îñè, ïðè÷¸ì çíàê îòêëîíåíèÿ L çàâèñèò îò çíàêà ïîëÿ (ëèíåéíûé ýëåêòðîîïòè÷åñêèé ýôôåêò). Åñëè ìîëåêóëû îáëàäàþò ñïåöèàëüíîé ôîðìîé, òî äàæå â íåìàòè÷åñêîì æèäêîì êðèñòàëëå ïðè ε à = 0 ïîëÿðèçàöèÿ âíåøíèì ïîëåì ìîæåò ñîïðîâîæäàòüñÿ îòíîñèòåëüíî ñëàáûì, ëèíåéíûì ïî ïîëþ èñêðèâëåíèåì ìîëåêóëÿðíîé îðèåíòàöèè (ôëåêñîýëåêòðè÷åñêèé ýôôåêò).

Ïðè ïðîòåêàíèè òîêà ÷åðåç æèäêèå êðèñòàëëû âñëåäñòâèå àíèçîòðîïèè èõ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè âîçíèêàåò îáú¸ìíûé çàðÿä, âçàèìîäåéñòâóþùèé ñ ïîëåì Å, ÷òî ïðèâîäèò ê ýëåêòðîãèäðîäèíàìè÷åñêîé íåóñòîé÷èâîñòè.  ïîëÿðèçàöèîííîì ìèêðîñêîïå âèäíû ïåðèîäè÷åñêèå ñèñòåìû ò¸ìíûõ è ñâåòëûõ ïîëîñ èç-çà ìîäóëÿöèè êîýôôèöèåíòà ïðåëîìëåíèÿ. Óâåëè÷åíèå Å âûçûâàåò ïîÿâëåíèå áîëåå ñëîæíûõ êàðòèí, à çàòåì - ÷ðåçâû÷àéíî ñèëüíîå ðàññåÿíèå ñâåòà èç-çà òóðáóëåíòíîñòè è âîçìóùåíèé îðèåíòàöèè æèäêèõ êðèñòàëëîâ (äèíàìè÷åñêîå ðàññåÿíèå ñâåòà).

Îáùèå ñâåäåíèÿ. Æèäêèå êðèñòàëëû áûëè îòêðûòû àâñòðèéñêèì áîòàíèêîì Ô. Ðåéíèòöåðîì (1888) è íåìåöêèì ôèçèêîì Î. Ëåìàíîì (1889), íî îñòàâàëèñü ìàëîèçó÷åííûìè, ïîêà íå ïîÿâèëàñü ïåðñïåêòèâà èõ ïðèìåíåíèÿ â òåõíèêå. Æèäêèå êðèñòàëëû ñîñòîÿò èç ìîëåêóë óäëèí¸ííîé èëè äèñêîîáðàçíîé ôîðìû, âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó êîòîðûìè ñòðåìèòñÿ âûñòðîèòü èõ â îïðåäåë¸ííîì ïîðÿäêå (ñìîòðè Ìåæìîëåêóëÿðíîå âçàèìîäåéñòâèå). Ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ òåïëîâîå äâèæåíèå ïðåïÿòñòâóåò ýòîìó, è âåùåñòâî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îáû÷íóþ æèäêîñòü. Ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå êðèòè÷åñêîé â æèäêîñòè ïîÿâëÿåòñÿ âûäåëåííîå íàïðàâëåíèå, âäîëü êîòîðîãî ïðåèìóùåñòâåííî îðèåíòèðîâàíû äëèííûå èëè êîðîòêèå îñè ìîëåêóë.

Àíèçîòðîïèÿ óïðóãîñòè è âÿçêîñòè æèäêèõ êðèñòàëëîâ. Íåîäíîðîäíîñòü ïîëÿ äèðåêòîðà L(r) îçíà÷àåò îðèåíòàöèîííóþ äåôîðìàöèþ ñðåäû. Ïðè ýòîì âûäåëÿþò òðè òèïà äåôîðìàöèé: ïîïåðå÷íûé è ïðîäîëüíûé èçãèáû è çàêðó÷èâàíèå. Êàæäàÿ èç íèõ îïèñûâàåòñÿ ñâîèì ìîäóëåì óïðóãîñòè. Ýíåðãèÿ îðèåíòàöèîííûõ äåôîðìàöèé íåìàòè÷åñêèõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ î÷åíü ìàëà.

Îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà æèäêèõ êðèñòàëëîâ. Ðåçêîå îòëè÷èå îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ îäíîîñíûõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ îò ñâîéñòâ îäíîîñíûõ òâ¸ðäûõ êðèñòàëëîâ ïðîÿâëÿåòñÿ â îáëàñòè âûñîêèõ èíòåíñèâíîñòåé ñâåòà, ãäå äëÿ æèäêèõ êðèñòàëëîâ õàðàêòåðíà «ãèãàíòñêàÿ» íåëèíåéíîñòü, âûçâàííàÿ ìîëåêóëÿðíîé ïåðåîðèåíòàöèåé â ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå ñâåòîâîé âîëíû (ñìîòðè Íåëèíåéíàÿ îïòèêà). Îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà õîëåñòåðè÷åñêèõ, à òàêæå õèðàëüíûõ ñìåêòè÷åñêèõ ôàç.

Æèäêèå êðèñòàëëû. ÆÈÄÊÈÅ ÊÐÈÑÒÀËËÛ (ìåçîôàçû, ìåçîìîðôíîå ñîñòîÿíèå âåùåñòâà, àíèçîòðîïíàÿ æèäêîñòü), âåùåñòâà â ñîñòîÿíèè, ïðîìåæóòî÷íîì ìåæäó òâ¸ðäûì êðèñòàëëè÷åñêèì è èçîòðîïíûì æèäêèì. Æèäêèå

 ñëó÷àå äâóîñíûõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ óïîðÿäî÷åíû îðèåíòàöèè êàê äëèííûõ, òàê è êîðîòêèõ îñåé ìîëåêóë.

Æèäêèå êðèñòàëëû îáëàäàþò ãèãàíòñêîé îïòè÷åñêîé íåëèíåéíîñòüþ â ïîëå èçëó÷åíèÿ ëàçåðîâ íåïðåðûâíîãî äåéñòâèÿ, ÷òî ïîçâîëÿåò ìîäåëèðîâàòü ìíîãèå íåëèíåéíûå ïðîöåññû, èñïîëüçóÿ ìîùíîñòè èçëó÷åíèÿ ïîðÿäêà íåñêîëüêèõ ìèëëèâàòò, ïðè ýòîì íåëèíåéíîñòü óïðàâëÿåòñÿ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì.

ãäå ε a = ε | -ε + ;ε | ,ε + -çíà÷åíèÿ äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè äëÿ íàïðàâëåíèé, ïàðàëëåëüíîãî è ïåðïåíäèêóëÿðíîãî L; δ ik - ñèìâîë Êðîíåêåðà. Âåëè÷èíû ε à < 0 õàðàêòåðíû äëÿ ìîëåêóë, îáëàäàþùèõ äèïîëüíûì ìîìåíòîì, íàïðàâëåííûì ïåðïåíäèêóëÿðíî äëèííîé îñè ìîëåêóëû (íàïðèìåð, â ÌÂÂÀ), çíà÷åíèÿ ε à > 0 - äëÿ ìîëåêóë ñ ïðîäîëüíûì ðàñïîëîæåíèåì äèïîëüíîãî ìîìåíòà (íàïðèìåð, â 5ÑÂ). Çíàê è âåëè÷èíà ε à (îò -10 äî +40) èãðàþò ðåøàþùóþ ðîëü â ýëåêòðîîïòè÷åñêîì ïîâåäåíèè íåìàòè÷åñêèõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ.

Îäíîîñíûå æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèå ñòðóêòóðû (ôàçû) ïðèíÿòî êëàññèôèöèðîâàòü ïî âèäó ôóíêöèè ïëîòíîñòè âåùåñòâà ð(r) (r - ïðîñòðàíñòâåííàÿ êîîðäèíàòà) è èõ ëîêàëüíîé îðèåíòàöèè L(r).

Ôàçà ñ ð = const è L = const íàçûâàåòñÿ íåìàòè÷åñêèì æèäêèì êðèñòàëëîì. Íåìàòè÷åñêèå æèäêèå êðèñòàëëû, êàê è îáû÷íàÿ æèäêîñòü, õàðàêòåðèçóþòñÿ õàîòè÷åñêèì ðàñïðåäåëåíèåì öåíòðîâ òÿæåñòè ìîëåêóë (ðèñ. 1, à).

Áèîëîãè÷åñêèå àñïåêòû. Ñëîæíûå áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûå ìîëåêóëû (íàïðèìåð, ÄÍÊ), âèðóñû è äð. òàêæå ìîãóò íàõîäèòüñÿ â æèäêîêðèñòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè. Óñòàíîâëåíà ðîëü æèäêèõ êðèñòàëëîâ â ðÿäå ìåõàíèçìîâ æèçíåäåÿòåëüíîñòè ÷åëîâå÷åñêîãî îðãàíèçìà.

Ëèò.: Äå Æåí Ï. Æ. Ôèçèêà æèäêèõ êðèñòàëëîâ. Ì., 1977; Áëèíîâ Ë. Ì. Ýëåêòðî è ìàãíèòîîïòèêà æèäêèõ êðèñòàëëîâ. Ì., 1978; Ïëàòý Í. À., Øèáàåâ Â. Ï. Ãðåáíåîáðàçíûå ïîëèìåðû è æèäêèå êðèñòàëëû.

Ëèîòðîïíûå æèäêèå êðèñòàëëû íà âîäíûõ ðàñòâîðàõ êðàñèòåëåé ïåðñïåêòèâíû äëÿ ïðîèçâîäñòâà ïîëÿðèçàòîðîâ è äðóãèõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Ïîëèìåðíûå æèäêèå êðèñòàëëû èñïîëüçóþòñÿ â íåëèíåéíîé îïòèêå â êà÷åñòâå ñðåä äëÿ çàïèñè è ïåðåçàïèñè èíôîðìàöèè. Çàâèñèìîñòü øàãà ñïèðàëè õîëåñòåðè÷åñêèõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ îò òåìïåðàòóðû ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü ïë¸íêè ýòèõ âåùåñòâ äëÿ íàáëþäåíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû ïî ïîâåðõíîñòè ðàçëè÷íûõ òåë.

ÆÈÄÊÈÅ ÊÐÈÑÒÀËËÛ (ìåçîôàçû, ìåçîìîðôíîå ñîñòîÿíèå âåùåñòâà, àíèçîòðîïíàÿ æèäêîñòü), âåùåñòâà â ñîñòîÿíèè, ïðîìåæóòî÷íîì ìåæäó òâ¸ðäûì êðèñòàëëè÷åñêèì è èçîòðîïíûì æèäêèì. Æèäêèå êðèñòàëëû, ñîõðàíÿÿ îñíîâíûå ÷åðòû æèäêîñòè (íàïðèìåð, òåêó÷åñòü), îáëàäàþò õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ òâ¸ðäûõ êðèñòàëëîâ - àíèçîòðîïèåé ñâîéñòâ.

Òåíçîðû ýëåêòðîïðîâîäíîñòè è ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè îäíîîñíûõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ èìåþò òó æå ôîðìó. Áîëüøèíñòâî æèäêèõ êðèñòàëëîâ äèàìàãíèòíû.

Íåêîòîðûå áîëåçíè (àòåðîñêëåðîç, æåë÷íîêàìåííàÿ áîëåçíü), ñâÿçàííûå ñ ïîÿâëåíèåì â îðãàíèçìå òâ¸ðäûõ êðèñòàëëîâ, ïðîõîäÿò ÷åðåç ñòàäèþ âîçíèêíîâåíèÿ æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèõ ñîñòîÿíèé. Îñîáóþ ðîëü èãðàåò æèäêîêðèñòàëëè÷åñêîå ñîñòîÿíèå áèîëîãè÷åñêèõ ìåìáðàí, â ÷àñòíîñòè â ïðîöåññàõ èîííîãî òðàíñïîðòà, ìåõàíèçìàõ ôîòîñèíòåçà è çðåíèÿ, â ïðîöåññàõ ñàìîîðãàíèçàöèè áèîëîãè÷åñêèõ ñòðóêòóð.

Ñìåêòè÷åñêàÿ ôàçà Ñ (ðèñ. 1, â) èìååò òàêóþ æå ñëîèñòóþ ñòðóêòóðó, ÷òî è ôàçà À, îäíàêî ïðåèìóùåñòâåííîå íàïðàâëåíèå äëèííûõ îñåé ïàëî÷êîîáðàçíûõ ìîëåêóë ñîñòàâëÿåò íåêîòîðûé óãîë ñ íîðìàëüþ ê ñìåêòè÷åñêèì ïëîñêîñòÿì. Åñëè ìîëåêóëû õèðàëüíû, òî îíè ïîâîðà÷èâàþòñÿ îò ñëîÿ ê ñëîþ îòíîñèòåëüíî îñè z, îáðàçóÿ ñïèðàëüíóþ ñòðóêòóðó (õèðàëüíàÿ ôàçà Ñ).

Àíèçîòðîïèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ æèäêèõ êðèñòàëëîâ.  ñîîòâåòñòâèè ñ ñèììåòðèåé æèäêèõ êðèñòàëëîâ âñå èõ õàðàêòåðèñòèêè - ôóíêöèè ïàðàìåòðà îðèåíòàöèîííîãî ïîðÿäêà, îïèñûâàåìûå òåíçîðàìè. Äëÿ îäíîîñíûõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ òåíçîð äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè èìååò âèä:

 ïîëÿðèçàöèîííûé ìèêðîñêîï âèäíû òîíêèå íèòè (îòñþäà íàçâàíèå, îò ãðå÷åñêîãî ν?μα - íèòü), êîòîðûå ñâÿçàíû ñ îñîáåííîñòÿìè â îðèåíòàöèè ìîëåêóë - ëèíèÿìè, íàçûâàåìûìè äèñêëèíàöèÿìè, íà êîòîðûõ íàïðàâëåíèå L íå îïðåäåëåíî.

Ñòåðæíåîáðàçíûå ìîëåêóëû îáðàçóþò ñòðóêòóðû, ïîêàçàííûå íà ðèñóíêå 1 è 2. Ïðèìåð äèñêîîáðàçíîé ìîëåêóëû - çàìåù¸ííûé òðèôåíèëåí. Òàêèå ìîëåêóëû îáðàçóþò ôàçû, ïîêàçàííûå íà ðèñóíêå 3.

Æèäêèå êðèñòàëëû

Æèäêèå êðèñòàëëû äåëÿòñÿ íà òåðìîòðîïíûå è ëèîòðîïíûå. Òåðìîòðîïíûå æèäêèå êðèñòàëëû îáðàçóþòñÿ ïðè íàãðåâàíèè òâ¸ðäûõ êðèñòàëëîâ èëè îõëàæäåíèè èçîòðîïíîé æèäêîñòè è ñóùåñòâóþò â îïðåäåë¸ííîì òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå. Ëèîòðîïíûå æèäêèå êðèñòàëëû îáðàçóþòñÿ ïðè ðàñòâîðåíèè òâ¸ðäûõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ â ðàçëè÷íûõ ðàñòâîðèòåëÿõ, íàïðèìåð â âîäå.

Ïîýòîìó æèäêèå êðèñòàëëû øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â ìàëîãàáàðèòíûõ ÷àñàõ, êàëüêóëÿòîðàõ, òåëåôîíàõ, ïðîåêòîðàõ, äèñïëåÿõ êîìïüþòåðîâ, èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðàõ è âñåâîçìîæíûõ òàáëî äëÿ îòîáðàæåíèÿ öèôðîâîé, áóêâåííîé è àíàëîãîâîé èíôîðìàöèè, â òîì ÷èñëå è â ðåàëüíîì ìàñøòàáå âðåìåíè, íàïðèìåð â ïëîñêèõ ýêðàíàõ òåëåâèçîðîâ. Æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèå äèñïëåè ñ ïàìÿòüþ ïåðñïåêòèâíû äëÿ ðàçíîãî ðîäà ýëåêòðîííûõ êàðòî÷åê è «ýëåêòðîííîé áóìàãè».

Ïðàêòè÷åñêèå ïðèìåíåíèÿ æèäêèõ êðèñòàëëîâ. Íàèáîëåå âàæíûå ïðèìåíåíèÿ æèäêèõ êðèñòàëëîâ îñíîâàíû íà èõ ýëåêòðîîïòè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ. Èçìåíåíèå îðèåíòàöèè îïòè÷åñêîé îñè â íåìàòè÷åñêèõ æèäêèõ êðèñòàëëàõ òðåáóåò ìàëûõ ýëåêòðè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé ïîðÿäêà 1  è ìîùíîñòåé ïîðÿäêà ìèêðîâàòò, ÷òî ìîæíî îáåñïå÷èòü íåïîñðåäñòâåííîé ïîäà÷åé ñèãíàëîâ ñ èíòåãðàëüíûõ ñõåì.

Ò.ê. ýòè âåùåñòâà èìåþò ñïèðàëüíóþ ñòðóêòóðó ñ øàãîì ñïèðàëè îò äåñÿòûõ äîëåé ìêì äî áåñêîíå÷íîñòè, èíôðàêðàñíîå è âèäèìîå èçëó÷åíèÿ äèôðàãèðóþò íà íåé, ÷òî ïðèâîäèò ê ñåëåêòèâíîìó îòðàæåíèþ âîëí, ðàñïðîñòðàíÿþùèõñÿ âäîëü îñè ñïèðàëè. Âíå îáëàñòè ñåëåêòèâíîãî îòðàæåíèÿ õîëåñòåðè÷åñêèå æèäêèå êðèñòàëëû îáëàäàþò ñèëüíîé îïòè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ (äî 100 ïîâîðîòîâ íà 1 ìì òîëùèíû ñëîÿ).

Ñòðóêòóðà è êëàññèôèêàöèÿ ôàç. Äëÿ îïèñàíèÿ äàëüíåãî îðèåíòàöèîííîãî ïîðÿäêà ìîëåêóëÿðíûõ îñåé ââîäÿò åäèíè÷íûé âåêòîð L, íàçûâàåìûé äèðåêòîðîì, óêàçûâàþùèé íàïðàâëåíèå, âäîëü êîòîðîãî â ñðåäíåì îðèåíòèðîâàíû âûäåëåííûå ìîëåêóëÿðíûå îñè.  èçâåñòíûõ îäíîîñíûõ æèäêèõ êðèñòàëëàõ îðèåíòàöèîííûé ïîðÿäîê íå ÿâëÿåòñÿ ïîëÿðíûì, ò. å. â òàêèõ æèäêèõ êðèñòàëëàõ íàïðàâëåíèÿ L è -L ýêâèâàëåíòíû.

1,â) ñòåïåíü îðèåíòàöèîííîãî ïîðÿäêà è ìîäóëÿöèè ïëîòíîñòè âåùåñòâà ïðèáëèæ¸ííî ôèêñèðîâàíû, à íîâûì ïàðàìåòðîì ïîðÿäêà ñëóæèò îòêëîíåíèå äèðåêòîðà L îò îñè z.  ñèñòåìå õèðàëüíûõ ìîëåêóë òîò æå ïåðåõîä ñîïðîâîæäàåòñÿ âîçíèêíîâåíèåì ñïîíòàííîé ýëåêòðè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèè Ð èç-çà óòðàòû ïëîñêîñòåé ñèììåòðèè â õèðàëüíîé ôàçå Ñ. Âåêòîð Ð ïåðïåíäèêóëÿðåí îñè z è äèðåêòîðó L.  õèðàëüíîé ôàçå Ñ êîíöû âåêòîðîâ Ð(r) è L(r) îáðàçóþò â ïðîñòðàíñòâå ñïèðàëü, è èõ íàïðàâëåíèå ìîæíî ïåðåêëþ÷àòü ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì. Ïî ýòîé ïðè÷èíå õèðàëüíàÿ ñìåêòè÷åñêàÿ ôàçà Ñ ñ÷èòàåòñÿ ñåãíåòîýëåêòðè÷åñêîé.

Ê ëèîòðîïíûì æèäêèì êðèñòàëëàì îòíîñÿòñÿ âîäíûå ðàñòâîðû íåêîòîðûõ êðàñèòåëåé, à òàêæå ñèñòåìû ìûëî-âîäà, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé ðàñòâîðû òàê íàçûâàåìûõ àìôèôèëüíûõ ñîåäèíåíèé. Ìîëåêóëû ïîñëåäíèõ ñîñòîÿò èç äâóõ ÷àñòåé - ïîëÿðíîé ãîëîâêè, ðàñòâîðèìîé â âîäå, è íåðàñòâîðèìîé óãëåâîäîðîäíîé öåïî÷êè. Òàêàÿ èçáèðàòåëüíîñòü ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ëàìåëëÿðíûõ (ñëîèñòûõ) ôàç â âîäíûõ ðàñòâîðàõ, â êîòîðûõ ïîëÿðíûå ãîëîâêè ìîëåêóë îáðàùåíû ê âîäíûì ïðîñëîéêàì, à óãëåâîäîðîäíûå öåïî÷êè - äðóã ê äðóãó, îáðàçóÿ ïëîñêèå áè-ñëîè, öèëèíäðè÷åñêèå èëè ñôåðè÷åñêèå ñòðóêòóðû.

Ýòîò ìåòîä ïðèìåíÿåòñÿ, íàïðèìåð, â ìåäèöèíñêîé äèàãíîñòèêå âîñïàëèòåëüíûõ ïðîöåññîâ, íåðàçðóøàþùåì êîíòðîëå ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è âèçóàëèçàöèè ìèêðîâîëíîâîãî è òåïëîâîãî èçëó÷åíèé. Èñïîëüçîâàíèå æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèõ ñîñòîÿíèé èãðàåò ñóùåñòâåííóþ ðîëü â òåõíîëîãèè ñâåðõïðî÷íûõ ïîëèìåðíûõ âîëîêîí.

Ïîýòîìó ôëóêòóàöèè äèðåêòîðà èìåþò çíà÷èòåëüíóþ àìïëèòóäó, ÷òî ïðèâîäèò ê ñèëüíîìó ðàññåÿíèþ ñâåòà. Ýòèì îáúÿñíÿåòñÿ õàðàêòåðíàÿ ìóòíîñòü íåìàòè÷åñêèõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ.  ñìåêòè÷åñêèõ ôàçàõ ðàçðåøåíû òîëüêî òå âèäû îðèåíòàöèîííûõ äåôîðìàöèé, êîòîðûå íå ïðèâîäÿò ê ðàçðóøåíèþ ìîëåêóëÿðíûõ ñëî¸â.

Ôàçîâûå ïðåâðàùåíèÿ. Ôàçîâûå ïåðåõîäû ìåæäó æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèìè ìîäèôèêàöèÿìè òðàêòóþòñÿ êàê òî÷êè èçìåíåíèÿ ñèììåòðèè âåùåñòâà è îïèñûâàþòñÿ ôåíîìåíîëîãè÷åñêîé òåîðèåé Ëàíäàó ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ïàðàìåòðàìè ïîðÿäêà. Íàïðèìåð, ïðè ïåðåõîäå 2-ãî ðîäà ñìåêòè÷åñêîé ôàçû À (ðèñ. 1,á) â ôàçó Ñ (ðèñ.

Ýëåêòðîîïòè÷åñêèå ñâîéñòâà æèäêèõ êðèñòàëëîâ. Àíèçîòðîïèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ è îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ íàðÿäó ñî ñâîéñòâîì òåêó÷åñòè æèäêèõ êðèñòàëëîâ ïðèâîäèò ê ìíîãîîáðàçèþ ýëåêòðîîïòè÷åñêèõ ýôôåêòîâ. Íàèáîëåå âàæíû ýôôåêòû, íå ñâÿçàííûå ñ ïðîòåêàíèåì ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà è îáóñëîâëåííûå ÷èñòî äèýëåêòðè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ñðåäû, îáëàäàþùåé àíèçîòðîïèåé ε à . Âî âíåøíåì ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå íàïðÿæ¸ííîñòüþ Å æèäêèå êðèñòàëëû ñòðåìèòñÿ îðèåíòèðîâàòüñÿ òàê, ÷òîáû íàïðàâëåíèå, â êîòîðîì åãî ε ìàêñèìàëüíà, ñîâïàëî ñ íàïðàâëåíèåì ïîëÿ (ïåðåõîä, èëè ýôôåêò, Ôðåäåðèêñà). Ñ ïåðåîðèåíòàöèåé äèðåêòîðà ñâÿçàíî èçìåíåíèå íàïðàâëåíèÿ îïòè÷åñêîé îñè, ò. å. èçìåíåíèå ïðàêòè÷åñêè âñåõ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ îáðàçöà (äâîéíîãî ëó÷åïðåëîìëåíèÿ, ïîãëîùåíèÿ ñâåòà, âðàùåíèÿ ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè è ò.ä.). Íàèáîëüøåå ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå èìååò òàê íàçûâàåìûé òâèñò-ýôôåêò, ò. å. ïåðåõîä Ôðåäåðèêñà â íåìàòè÷åñêîì æèäêîì êðèñòàëëå, ïîìåù¸ííîì ìåæäó äâóìÿ ïàðàëëåëüíûìè ñò¸êëàìè ñ ïðîçðà÷íûìè ýëåêòðîäàìè. Æèäêîêðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà ïðåäâàðèòåëüíî çàêðó÷èâàåòñÿ ñïåöèàëüíîé îáðàáîòêîé ýëåêòðîäîâ.

Îñîáåííîñòü ãèäðîäèíàìè÷åñêèõ ñâîéñòâ æèäêèõ êðèñòàëëîâ - âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó òå÷åíèåì è âåêòîðîì îðèåíòàöèè, ÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ÷èñëà êîýôôèöèåíòîâ âÿçêîñòè. Áåç ó÷¸òà ñæèìàåìîñòè íàèáîëåå òåêó÷èå íåìàòè÷åñêèå æèäêèå êðèñòàëëû ìîæíî îïèñàòü ïÿòüþ êîýôôèöèåíòàìè âÿçêîñòè (òàê íàçûâàåìûå êîýôôèöèåíòû Ëåñëè).

Ì., 1988; Òîìèëèí Ì. Ã. Âçàèìîäåéñòâèå æèäêèõ êðèñòàëëîâ ñ ïîâåðõíîñòüþ. ÑÏá., 2001.

Ì., 1980; Ïèêèí Ñ. À. Ñòðóêòóðíûå ïðåâðàùåíèÿ â æèäêèõ êðèñòàëëàõ. Ì., 1981; Áåëÿêîâ Â. À., Ñîíèí À. Ñ. Îïòèêà õîëåñòåðè÷åñêèõ æèäêèõ êðèñòàëëîâ. Ì., 1982; Ïèêèí Ñ. À., Áëèíîâ Ë. Ì. Æèäêèå êðèñòàëëû. Ì., 1982; Êàö Å. È., Ëåáåäåâ Â. Â. Äèíàìèêà æèäêèõ êðèñòàëëîâ.

Ôàçà Â, â îòëè÷èå îò ôàç À è Ñ, îáëàäàåò ãåêñàãîíàëüíîé óïîðÿäî÷åííîñòüþ â ïëîñêîñòè õó.

Ïðè îòñóòñòâèè ïîëÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííûé áåëûé ñâåò ïðîõîäèò ñêâîçü òâèñò-ñòðóêòóðó ñ ïîâîðîòîì ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè íà óãîë π/2.




ÇÀKAZATÜ HÀ ÎFÈÖÈÀËÜÍÎÌ ÑÀÉÒÅ ÑÀÉÒE

Ñóùåñòâóþò ëèîòðîïíûå è òåðìîòðîïíûå æèäêèå êðèñòàëëû, èìåþùèå äâóìåðíûå ñòðóêòóðû: ó íèõ òâ¸ðäûå ðåø¸òêè (ãåêñàãîíàëüíûå è êâàäðàòíûå) ñîñòàâëåíû èç æèäêèõ ñòîëáèêîâ, âäîëü êîòîðûõ öåíòðû ìàññ ìîëåêóë ðàñïîëîæåíû áåñïîðÿäî÷íî. Äâóìåðíîé ðåø¸òêîé îáëàäàþò ìíîãèå æèäêèå êðèñòàëëû, ñîñòîÿùèå èç äèñêîîáðàçíûõ ìîëåêóë (äèñêîòè÷åñêèå æèäêèå êðèñòàëëû) (ðèñ. 3).

Äðóãàÿ îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ æèäêèõ êðèñòàëëîâ - ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå ìîäóëÿòîðû ñâåòà äëÿ óñòðîéñòâ îïòè÷åñêîé îáðàáîòêè èíôîðìàöèè.  êîìáèíàöèè ñ ôîòî÷óâñòâèòåëüíûìè ïîëóïðîâîäíèêîâûìè ñëîÿìè æèäêèå êðèñòàëëû ïðèìåíÿþòñÿ òàêæå â êà÷åñòâå óñèëèòåëåé è ïðåîáðàçîâàòåëåé èçîáðàæåíèé. Âåäóòñÿ ðàáîòû ïî èñïîëüçîâàíèþ æèäêèõ êðèñòàëëîâ â ìèêðîìèíèàòþðíûõ ëàçåðàõ (â òîì ÷èñëå ãèáêèõ) ñî ñïåêòðàìè ãåíåðàöèè, óïðàâëÿåìûìè ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì.

Õîëåñòåðè÷åñêèå æèäêèå êðèñòàëëû õàðàêòåðèçóþòñÿ ð(r) = const è ìàêðîñêîïè÷åñêè ìîäóëèðîâàííîé ñòðóêòóðîé, ïðè÷¸ì êîíöû âåêòîðîâ L îáðàçóþò â ïðîñòðàíñòâå ñïèðàëü (ðèñ. 2).

Ïðè ïðèëîæåíèè íàïðÿæåíèÿ ê ýëåêòðîäàì äèðåêòîð ïåðåîðèåíòèðóåòñÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî ñò¸êëàì (ε à > 0) è ÿ÷åéêà òåðÿåò ñïîñîáíîñòü ïîâîðà÷èâàòü ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ñâåòà. Íà âûõîäå ÿ÷åéêè ïîñëå àíàëèçàòîðà íàáëþäàþò èçìåíåíèå îïòè÷åñêîãî ïðîïóñêàíèÿ. Ðàçëè÷íûå âàðèàíòû ýòîãî ýôôåêòà ïðèìåíÿþòñÿ ïðàêòè÷åñêè âî âñåõ äèñïëåÿõ.

Ìåòêè:  

 

Äîáàâèòü êîììåíòàðèé:
Òåêñò êîììåíòàðèÿ: ñìàéëèêè

Ïðîâåðêà îðôîãðàôèè: (íàéòè îøèáêè)

Ïðèêðåïèòü êàðòèíêó:

 Ïåðåâîäèòü URL â ññûëêó
 Ïîäïèñàòüñÿ íà êîììåíòàðèè
 Ïîäïèñàòü êàðòèíêó