83
многие удивительные свойства талой воды и воды, обработанной
электрическим и магнитным полем.
Жидкие кристаллы
Еще в конце прошлого века было замечено, что некоторые сложные
высокомолекулярные органические вещества обладают как бы двумя
точками плавления: например, бензойнокислый холестерин при 418 К
превращается в мутную вязкую жидкость, а при дальнейшем нагреве начиная
с 452 К становится обычной прозрачной жидкостью. Дальнейшими
исследованиями установлено, что эта промежуточная фаза (мезофаза)
обладает более высокой, чем жидкость, степенью упорядоченности своей
структуры, приближающейся к структуре твердого молекулярного кристалла.
Вещества, у которых специфическая упорядоченность структуры сочетается
со свойствами жидкости, названы жидкими кристаллами.
Жидкие кристаллы нашли широкое применение в современной технике
отображения информации: для создания экранов мониторов и телевизоров,
дисплеев компьютеров, калькуляторов и часов. Рассмотрим структуру
жидкокристаллических веществ.
Молекула в жидком кристалле является вытянутой, длина ее – порядка
2 нм, ширина – 0,5 нм, она включает в себя как правило шестичленные
бензольные группы, азотсодержащие группы, кислород, углеводородные
радикалы. Эти группы некоторым образом распределены вдоль протяженной
молекулярной цепочки, так что электронная плотность вдоль молекулы
распределена неравномерно: имеются участки, где сконцентрирован либо
отрицательный, либо положительный заряд. Эти местные, или локальные,
диполи создают вокруг молекулы электростатическое поле определенной
конфигурации. Поля различных молекул взаимодействуют друг с другом,
обусловливая взаимную ориентацию и упорядочение расположения молекул.
В твердой фазе получается, как обычно, трехмерный молекулярный
кристалл с дальним порядком, в жидкости осуществляется ближний порядок,
а вот в жидкокристаллическом состоянии возникает особый вид
упорядоченности – двумерный или одномерный дальний порядок. Если
условно представить молекулу в виде вытянутой частицы, то в пленке
жидкого кристалла может проявляться упорядоченность различного типа.
На рис.59,а центры тяжести молекул распределены беспорядочно,
однако все молекулы ориентированы в одном направлении. Жидкие
кристаллы с подобным типом упорядоченности носят название нематических
(от греческого слова "нема" – "нить").
Вектор преимущественной ориентации может быть направлен не в
одну сторону, а закономерно изменять свое направление им переходе от
одного участка к другому. Если это изменение направления вектора
(директора) происходит по спирали, то жидкий кристалл определяют как
холестерический. Кстати, само жидкокристаллическое состояние было
впервые открыто на веществе именно такого типа – бензойнокислом
|