Çoklu faz geçişli kalamitik ve bent-core moleküllü sıvı kristallerin termotropik, termo-morfolojik, termo-optiksel, dielektrik ve vizkoelastik özelliklerinin incelenmesi
Investigations of thermotropic, thermo-morphologic, thermo-optical, dielectric and visco-elastic properties of bent-core molecules and calamiticliquid crystals with multiple phase transitions
Yazar: NEJMETTİN AVCI
Danışman: PROF. DR. ARİF NESRULLAZADE
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışma üç ana kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda, termotropik nematik mezofazın monokristalik planar yönelmiş tekstürlerin nematik mezofazı ile izotropik sıvı arasındaki düz ve ters faz geçişlerinde optiksel geçirgenliğin ve soğurma katsayısının sıcaklığa bağımlılıkları detaylı bir şekilde incelenmiştir. Bu bağımlılıkların söz konusu faz geçişlerinde araştırılmış olan termo-morfolojik özellikleri ile kıyaslanması yapılmıştır. Nematik mezofaz ve izotropik sıvı arasındaki düz ve ters faz geçişlerinde termo-optiksel, termo-morfolojik ve termotropik özelliklerin doğrusal olmayan davranış sergilediği gözlenmiştir. Optiksel geçirgenliğin ve soğurma katsayısının sıcaklığa göre değişim eğrisinde termal histeresis bulunmuştur.Bu çalışmanın ikinci kısımda, 4- benzene halkalı L şeklindeki asimetrik bent core nematik sıvı kristallerin dielektrik geçirgenliği, çift kırıcılığı, splay vizkositesi, akışkan vizkositeleri, splay ve bend elastik sabitlerin sıcaklığa bağlılıkları incelendi. Bend-splay elastik anizotropisi negatiftir. Dielektrik anizotropisi ve çift kırılma indisleri tüm nematik aralığında pozitiftir. Splay vizkozitesi ve akışkan vizkoziteleri aynı sıcaklık aralığındaki V şeklindeki asimetrik bent core nematik sıvı kristallerden daha küçüktür. Splay viskozitenin akışkan viskozitelerine oranı 4-5'dir. Bu oran çubuk şeklindeki sıvı kristallerin aralığındadır. Bildirilen L şeklinde bent-core nematik sıvı kristallerin vizkoelastik ve dielektrik özellikleri geniş sıcaklıklı blue faz elde edilmesi için uygundur.Bu çalışmanın üçüncü kısımda ise, çubuk-benzeri ve bent-core moleküllerin ikili karışımların dielektrik geçirgenliği, çift kırıcılığı, splay vizkositesi, splay ve bend elastik sabitlerin sıcaklığa göre değişimleri incelendi. Çift kırılma indisi bütün karışımlar için neredeyse sabittir. Bütün karışımlar için splay elastik sabit bend elastik sabitten büyüktür. İkili karışımlardaki splay elastik sabitler, bent-core moleküllerin artan konsantrasyonu ile azalmıştır. İkili karışımlarda bent-core bileşiğin konsantrasyonu 0 mol'den %30 mol 'e çıktığında karışımın splay viskozitesi bir birim artar. Elde edilen sonuçlar nematik fazda moleküllerin karşılıklı dizilimleri ve moleküllerin yapısal özellikleri üzerinden tartışması yapıldı.?

Abstract:
This work consists of three main parts: The first part, thermotropic, thermo-morphologic and thermo-optical properties of the planar oriented nematic liquid crystals have been investigated for large temperature interval and especially for the direct nematic - isotropic liquid and the reverse isotropic liquid - nematic phase transition regions. Temperature dependences of the optical transmission, absorption coefficient and optical birefringence for both heating and cooling processes were obtained. Nonlinear thermotropic and thermo-optical behaviour and temperature hysteresis for the optical transmission, absorption coefficient and optical birefringence at the phase transitions has been found.The second part, we investigated several liquid crystal compounds formed by asymmetrically bent molecules with a rigid four-ring core in a shape of a letter L. We measured the temperature dependencies of dielectric permittivities, birefringence, splay and bend elastic constants, splay viscosity and flow viscosities. The bend-splay anisotropy is negative. The dielectric anisotropy and birefringence are positive in the entire nematic range. The splay viscosity and the flow viscosities are smaller than the viscosities measured for the symmetric V-shaped bent-core materials at similar temperatures. The ratio splay viscosity of the flow viscosities is in the range 5-4 that is typical for rod-like liquid crystals. The reported L-shaped bent-core nematic liquid crystals with the relatively low viscosities are suitable for formulation of broad-range blue phases.The third part, we carried out temperature dependent measurements of dielectric permittivities, birefringence, splay and bend elastic constants and the splay viscosity of the mixtures of rod-like and bent-core molecules. The birefringence remain almost constant for all the mixtures. Splay elastic constant is bigger than bend elastic constant for all the mixtures and further Splay elastic constant decreases with increasing concentration of bent-core molecules in the mixtures. Splay viscosity increases by a factor of one when the concentration of the bent-core compound increased from 0 to 30 mol%. The results are discussed on the basis of their structural properties and mutual alignment in the nematic phase.