30
ш
i
лил П/i, г. понижением темп-ры S увеличивается до значении 0,6≈0,8. Пек-рые лчотроппые нсматнч. Ж. к. днуосиы. Упорядочение как длинных, так и коротких oceii молекул описывается тензором .S1/^ более общего вида. Тензор Л1/д. более общего нм;ш служит также параметром порядка дли описания фазового перехода I рода из изотропной жидкости н холестерич. Ж. к. При этом дкуосность структуры возрастает с увеличением е╦ спирально]! закручен мости, характеризуемой волновым лектором gr≈2л/А, где h ≈ шаг спирали. В узком температурном интервале вблизи точки изотропно-холестерпч, перехода ≈ у нек-pux веществ существуют т. п. гплубые фазы, обладающие двуосностыо и сии-рал [.ной .-шкручелиостью идол]| иеск. направлений. Голубые фазы имеют кубич, пространств, решетку, к-р:ьгт образуется леек, волновыми векторами г/а.
JB смектмч. фазе А иршштац. порядок приближ╦нно фиксирован (директор 7, орпентпронан вдоль оси z, S (/∙) ≈ const), а параметром трансляц, порядка (в образце игран ич. размеров), описывающим переход II рода в нгматяч, фазу, служит изменение плотности вещества 6p(z) ≈4Fcoa(fr3-|-a)t где ¥ ≈ амплитуда, а ≈ фаза, k ≈ волновое число структуры. Существуют смек-тич. фазы А, изменение плотности к-рых характеризуется двумя волновыми числами А^, Л*2 н соответственно двумя амплитудами Чъ Ч*я и фазами ot1} a2. При этом числа frg и k2 могут быть как соразмерны (кратны друг другу), так и несоразмерны.
В смектпч. фазах В .параметром порядка служат пе-риодич. изменение плотности вещества в плоскости ,т</ Op(j",i/) либо тензор, характеризующий ориептан. порядок межмолекулярных, связей в плоскости .rt/. Б первом случае переход между фазами Л и В ≈ I рода, во втором ≈ может быть фановым переходом II рода.
Б смсктнч. фазе С (рис. 8) приближ╦нно фиксированы степень ориентац. порядка S и изменение плотности вещества бр(г), а параметром порядка, описывающим переход II рода в фазу А* служит отклонение fiAi директора /* от оси z. П системе хиральных молекул
переход И рода из фазы А в фазу С сопровождается возникновением спонташкш ;->лектрич, поляризации у*
РИС. 10. Ориентации директора Ъ и электрической поляризации Г и хи-рнлыюй смсч;-тической фа:!е С'.
Рис- 11. Двумерная кристаллическая реш╦тка ii жидком кристалле, состоящем на дис-шюГфазных молекул.
34
вследствие отсутствия плоскостей симметрии в хи-
ральнойфазеС (рис. 10). Вектор спонтанной поляризации у перпендикулярен кристаллич. оси z и директору L, причем его абс. значение пропорц. |6/>|. В хиральной
фазе С пространств, распределения $*(г) и L(r} неоднородны и, так же как в холестерич. Ж. к., концы этих векторов образуют в пространстве спираль.
Фазовые переходы II рода н Ж. к., как и в тв╦рдых кристаллах, сопровождаются критическими, явлениями, Напр., в окрестности точки перехода между Ж. к. ие-матич. и смектич. типа Л аномально возрастает теплоемкость; в окрестности точки перехода между смектич.
фазами А и С угол наклона молекул в фазе С имеет степенную температурную зависимость с критич. индексом ря=1/з и т. д. В нек-рых органич. соединениях наблюдаются т. н. н о з в р а т н ы е жидкокристаллические фаз ы, появляющиеся при охлаждении яешества ниже темп-рьт существования первичных нематнч., холестерич. и смектич, фаз.
Существуют лиотропные и термотрошше Ж. к., имеющие двумерные структуры (рис. Н), описываемые ф-цией ллотпости р(лч/): у них тв╦рдые реш╦тки (гексагональные и квадратные) составлены из жидких столбиков, вдоль к-рых центры масс молекул расположены беспорядочно. Двумерной реш╦ткой обладают мн. Ж. к.. состоящие из дискообразных молекул (рис. 3),
Анизотропия магнитных и электрических свойств. В соответствии с симметрией Ж. к. все их характеристики ≈ ф-цин параметра ориентац. порядка. Отличное от 0 значение Sf^ приводит к сильной анизотропии фин. свойств, описываемых тензорами е/^, Х(*А' °"'Л 1Г x/fc. Для Ж, к., обладающих цилнндрич. симметрией (нематнч., смектич. Ж, к. в фазе А), тензор диамагн. восприимчивости имеет вид;
Е I / г г \ /1\
у.'ь =^± V 0/fr "| Уа (*-* *JJtJ* V ∙
где XJ==XH≈X. I» X и * Х_г ≈ значения восприимчивости для направлений параллельного и перпендикулярного L, 8-fc ≈ символ Кронекера. Аналогичный иид имеют и остальные тензоры. Большинство Ж. к. диамагнитны, т. е. х=[(Хц≈2xj)/3]<0. Исключение составляют вещества, молекулы к-рых содержат свободные радикалы, обладающие ттост. магн. моментом. В то же время знак анизотропии /а может быть различен для разных соединений (обычно Ха^*0; Йа<0 характерна для Ж. к., молекулы к-рых содержат не бензольные, а циклогек-саношле кольца),
Анизотропия диэлектрнч. проницаемости еа нематич. и смоктич. Ж. к. п фазе А также может иметь разный знак. Величины еа<0 характерны для молекул, обладающих диполышм моментом, направленным перпендикулярно длинной оси молекулы (напр., в МВБ А такую составляющую да╦т метокси-rpymia), а значения для молекул
расположенном динольно-го момента, как, например, в 4-октпл-4-цианбиф1ь ниле (рис. 12).
Знак it величина ed, заключ╦нные в интервале от ,≈ ≈ 10 до Н-40, играют решающую роль в вдтектроомтич. понедении нематич. Ж. к. Пороговые поля переориентации пропорц. £^~1)Ч а времена включения ~ej ∙ Частотная зависимость г и ка объясняется в рамках теории Дебая полярных жидкостей (см. Диэлектрики, Диэлектрическая проницаемость]. При этой анизотропия межмолекулярных взаимодействий учитывается введением потенц, барьера, затрудняющего свободные повороты молекул вокруг их коротких осей. В результате нематич. и смектич. Ж. к. в фазе А имеют два характерных времени дебасвой релаксации т (| и т.
Для вращения молекул вокруг длинных осей т , лежат
в диапазоне, характерном для изотропных жидкостей, а для вращения вокруг коротких осой времена тц
на ILUCK. порядков величины больше.
Оптические свойства. Для нематич. и смектич, Ж. к.
в фа.че А эллипсоид диэлектрич. проницаемости одно-осен (см. Индикатриса,^ Кристаллооптика). Резкое отличие оптич. свойств одноосных Ж. к. от свойств одноосных тв╦рдых Кристаллов проявляется, однако, в области высоких иитсисивностей света, где для Ж. к. характерна большая нелинейность, вызванная молекулярной переориентацией в электрич. ноле световой волны (см. Нелинейная оптика}.
y~i Т_1
с продольным в |7
≈ CN
Рис. 12. Струнтурная формула 4-октил-/1-ти1анПнфепил
(диттодьная группа С Л').
