Электрические свойства жидких кристаллов на основе лаурата калия

Таким образом, при увеличении концентрации цитрата натрия в реакционной среде размер синтезируемых наночастиц уменьшается до определенного предела и при более высоких соотшошениях реагентов не изменяется. При мольных соотношениях цитрат/Au более 3 размер наночастиц золота составляет 17-18 нм, цитрат/Ag более 2-9-10 нм.

Микрофотографии наночастиц золота, синтезированных при мольном соотношении 12,6, представлены на рис. 3. Гистограмма распределения наночастиц Аи по размерам приведена на рис. 4.

На основании проведенных экспериментов для синтеза наночастиц, состоящих из сплава Аи и Ag, было выбрано время синтеза 6-7 мин и мольное соотношение цитрат ионов и ионов металла 6. Были синтезированы наночастицы с различным мольным соотношением Au/Ag. Цвет водных дисперсий изменялся красный — оранжевый — желтый при увеличении доли серебра в наночастицах. При этом максимум на спектрах поглощения смещался от 419 нм для наночастиц Ag до 524 нм для Аи практически линейно в зависимости от мольного соотношения Au/Ag (рис. 5).Таким образом, были синтезированы наночастицы золота, серебра и состоящие из сплава Аи-Ag, размером от 10 до 50 нм. Полученные водные дисперсии металлов устойчивы в течение длительного времени. В полученных системах не происходило укрупнения наночастиц в течение нескольких недель.

Библиографические ссылки

1. Mallin М.Р. Solution-Phase Synthesis of Sub- 10 nm Au-Ag Alloy Nanoparticles./ Mallin M.P., Murphy C.J. // Nano Letters, 2002. V. 2. No 11. P. 1235-1237.

2. Nguyen D. Experimental measurements of gold nanoparticle nucleation and growth by citrate reduction of HAuC14./ Nguyen D., Kim D.-J., Gi So М., Kim K.-S. // Advanced Powder Technology, 2009. V. 11. P. 8-15.

УДК 544.018.4:661.741:544.022.56

А.Г. Чопурова, JI.A. Прокопова, E.B. Юртов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ ЛАУРАТА КАЛИЯ

Electrical conductivity of lyotropic liquid crystals based on potassium laurate was investigated. These systems are anisotropic. The value of specific conductivity along of lamellar layers is ten times over the value of specific conductivity across of lamellar layers. Also it exceeds specific conductivity of typical liquid electrolytes.

Проведены исследования электрической проводимости лиотропных жидких кристаллов на основе лаурата калия. Исследуемые системы анизотропны, и величина удельной электропроводности вдоль ламеллярных слоев на порядок превышает удельную электропроводность поперек ламеллярных слоев, а также на порядок больше электропроводности типичных жидких электролитов.

На сегодняшний день очень большой интерес представляют собой вещества, способные к самоорганизации, в частности, жидко-кристаллические фазы многих веществ. Открываются новые свойства, находятся новые применения для таких материалов. Область их применения растет с каждым днем, и актуальность этих материалов говорит сама за себя.

Одной из наиболее интересных и перспективных областей исследования жидкокристаллических веществ является изучение их электрических свойств, в частности, проводимости, подвижности носителей заряда, плотности тока, которую они могут дать. Исследования, проводившиеся в последние годы, показали, что самоорганизующиеся жидкие кристаллы некоторых амфифильных веществ способны проводить ток наравне с типичными жидкими электролитами, обладая при этом рядом преимуществ в конструкционном отношении и сохраняя высокую подвижность носителей заряда, что выгодно отличает их от современных твердых полимерных электролитов.

Рис. 1. Изображение поляризационного оптического микроскопа при скрещенных (а) и нескрещенных (б) поляроидах для бинарной системы состава 75% лаурата калия - 25% воды.

На первом этапе исследования в качестве основы для получения жидких кристаллов был выбран лаурат калия, поскольку это вещество является амфифильным, имеет ионногенную группу в полярной части молекулы, а также неполярный «хвост» молекулы достаточно длинный, чтобы сохранять способность к самоорганизации и при этом достаточно короткий для обеспечения наименьшего расстояния между разделенными зарядами. К тому же

жидкокристаллические системы на основе солей предельных органических кислот являются достаточно хорошо изученными, в том числе есть работы по изучению их электрических свойств [1-4].

Были получены бинарная система состава 75% лаурата калия - 25% воды и тройная система состава 73,3% лаурата калия - 24,4% воды - 2,3% хлорида калия.

На рисунках 1 и 2 представлены изображения, полученные с помощью поляризационного оптического микроскопа (Zeiss Axiostrar plus) и фотокамеры (Canon) для исследуемых систем. Характер картинки говорит о наличии ламеллярной жидкокристаллической фазы в обоих образцах

Также полученные образцы были исследованы с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (с использованием прибора SDT Q600). Для бинарной системы в температурном диапазоне 20 - 100°С наблюдается незначительное снижение массы, связанное с испарением воды около ее точки кипения, а также отсутствие пиков на зависимости энтальпии от температуры, что говорит об отсутствии фазовых переходов в этом диапазоне. Для тройной системы также наблюдалось снижение массы, но при этом при 41,6°С имеет место небольшой пик поглощения энергии (1,1 кал/г), который мы связываем с перестройкой структуры жидкого кристалла, механизм которой требует дальнейшего изучения.

Рис. 2. Изображение поляризационного оптического микроскопа при скрещенных (а) и нескрещенных (б) поляроидах для тройной системы состава 73,3% лаурата калия - 24,4% воды - 2,3% хлорида калия.

Для проведения электрофизических измерений были изготовлены специальные ячейки сэндвичевого и планарного типов [5] с использованием в качестве электродов никелевой фольги и тефлона как разделителя. Измерение электропроводности были проведены с использованием квазиуравно-

вешенного моста переменного тока при комнатной температуре. Характеристики прикладываемого тока: частота 2 кГц, напряжение 1 В. Полученные данные об удельной проводимости приведены в таблице.

Согласно данным, приведенным в таблице, исследуемые системы обладают анизотропией электрической проводимости, причем проводимость вдоль слоев ламеллярной структуры на порядок выше проводимости поперек этих же слоев. Заметим также, что с течением времени бинарная система обнаруживает увеличение проводимости в ячейке планарного типа и снижение - в ячейке сэндвичевого типа. Это говорит о том, что происходит перестройка ламеллярной структуры таким образом, чтобы: а) в планарной ячейке слои были расположены перпендикулярно электродам; б) в сэндвичевой ячейке слои были расположены параллельно электродам.

Табл. Удельная проводимость исследуемых систем.

Образец Тип ячейки Удельная проводимость

75% лаурата калия и 25% воды планарная 9,3 х 10-2 См/см через неделю 1,3x10-1 См/см

сэндвичевая 1,3 х 10-2 См/см через неделю 1ДхЮ-2 См/см

При измерении проводимости было обнаружено, что на величину проводимости ощутимо влияет температура. Исследование температурной зависимости, а также зависимости проводимости системы от характеристик приложенного электрического тока (напряжение и частота) является важной задачей и целью ближайших исследований.

Авторы благодарят профессора Ермакова В.И. за помощь в электрофизических измерениях, а также аспиранта Попова В. С. и профессора Севастьянова В.Г. за проведение исследований образное с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии.

Библиографические ссылки

1. Garbovskiy Y., Koval’chuk A., Grydyakina A. [et al.]; //Liquid Crystals, 2007. V. 34. № 5. P. 599

2. Duruz I.J., Ubbelohde A.R.// Proc. r. Soc. London, 1976. V. 347. P. 301.

3. Meisel Т., Seybold K., Roth J. //J. therm. Anal, 1977. V. 12. P. 361.

4. Ubbelohde A.R The Molten State of Matter. / Ubbelohde A.R.John Wiley and Sons Ltd Hardcover, 1978. 470p.

5. Блинов JI.M. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов./ Л.М. Блинов. М.: Наука, 1978. С. 115.