Концентрационная и температурная зависимость шага спирали нематико-холестерических смесей жидких кристаллов

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2009 Физика Вып. 1

Концентрационная и температурная

зависимость шага спирали

нематико - холестерических смесей жидких

кристаллов

Б. И. Пирожков, И. Л. Вольхин

Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15

Проведено исследование нематико-холестерических смесей жидких кристаллов: измерена зависимость шага спиральной закрученности структуры от содержания холестерика, получена зависимость шага спирали от температуры. Высказано предположение о возможности применения названных смесей при создании нового материала - феррохолестерика.

1. Введение

Нематико-холестерическая смесь (НХС) жидких кристаллов (ЖК) - это раствор холестерика в нематике. Она имеет спирально закрученную структуру с шагом Р, величина которого увеличивается с уменьшением содержания холестерика в НХС.

2. Результаты эксперимента и их обсуждение

В настоящей работе исследованы НХС, полученные путем растворения холестерил-хлорида (ХХ) или холестерил-пропионата (ХП) в нематике метоксибензилиден-бутиланилине (МББА). Длинные и жесткие молекулы обоих холестериков имеют близкое строение, отличаясь лишь конечным звеном (С1 - у ХХ, ОСОС2Н5 - у ХП).

Была измерена зависимость шага спиральной структуры НХС от содержания холестерика (рис. 1), полученная двумя экспериментальными оптическими методами. В одном из них использовалась так называемая текстура “отпечатков пальцев” [1], в другом (при больших значениях величины шага Р) применялся метод под названием “клина Кано” [2]. Обе НХС, показывая небольшой рост Р при уменьшении содержания холестерика (в области 10^3% весовых), испытывают резкое возрастание величины Р в области 3^1%.

Представляют практический интерес НХС с малым содержанием холестерика, т.к. они обладают большим шагом Р и, следовательно, раскручиваются магнитным полем относительно небольшой

напряженности [2]. Была получена температурная зависимость шага спирали (рис. 2) смесей с моР, мкм

Весовой % холестерика

Рис. 1. Зависимость шага спирали от содержания (весового процента) холестерика в НХС: 1 -холестерилхлорида, 2 - холестерилпропионата

© Б. И. Пирожков, И. Л. Вольхин, 2009

Концентрационная и температурная зависимость

61

Р, мкм

Рис. 2. Температурная зависимость шага спирали для НХС с содержанием (молярных процентов) ХП: 1 -3%, 2-1%

лярной концентрацией ХП 1 и 3%, когда на 100 молекул МББА приходилась одна или три молекулы ХП (молярная Смол и весовая Свес концентрации связаны между собой соотношением

Свес = (Дхп/Дмбба)-Смол, где д - молярные массы). Оказалось (рис. 2), что почти во всем интервале

существования жидкокристаллического состояния шаг спирали почти постоянен. Он начинает уменьшаться при приближении к температуре Т0 перехода из ЖК - состояния в состояние изотропной жидкости. Это свойство может оказаться полезным при создании устройств отображения информации, использующих ЖК.

Еще одно возможное применение НХС - для создания феррохолестерика (ФХ). ФХ пока не создан, хотя его свойства уже предсказаны [3]. Он мыслится как холестерический жидкий кристалл (ХЖК) с внедренными в его объем магнитными частицами. Структуру такого материала можно будет изменять магнитными полями значительно меньшей напряженности, чем структуру ХЖК. Требования к ферромагнитным частицам: они должны быть однодоменными, по форме - игольчатыми с отношением длины к поперечному размеру l/d > 1, величина l должна быть, по крайней мере, на порядок меньше шага спирали Р.

Список литературы

1. Блинов Л. М. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. М.: Наука, 1978. 384 с.

2. Пирожков Б. И., Вольхин И. Л. // Вестн. Перм. ун-та. 2008. Вып. 1. Физика. С. 78.

3. Zakhlevnykh A. N., Sosnin P. A. // Intern. J. Polim-eric Materials. 1994. Vol. 27, N 1-2. P. 674.