Введение к работе
Актуальность. Полярные смектические жидкие кристаллы (ЖК) имеют слоистую структуру и состоят из вытянутых молекул [1-3]. Длинные оси молекул в слоях наклонены. В сегнетоэлектрической SmC* [1,4] и антисегнетоэлектрической SmC*A [5,6] фазах ориентация молекул в соседних слоях соответственно одна и та же (синклинная) и противоположная (антиклинная). В последние годы исследования субфаз с непланарным межслоевым упорядочением [6-8] были одним их наиболее актуальных направлений изучения ЖК. Это связано с рядом причин. Во-первых, эти фазы обладают необычной для ЖК структурой. В течение долгого времени характер упорядочения в этих фазах не удавалось определить. Лишь недавно проведены эксперименты, проливающие свет на их структуру [7,8]. Интерес к изучению полярных смектических структур не в последнюю очередь связан также с их широким потенциалом для практических применений. Смектические ЖК образуют тонкие свободно подвешенные плёнки [9,10]. Благодаря высокому качеству плёнки являются очень удобными объектами для исследований структуры смектических фаз, поверхностных явлений. В то же время большой комплекс вопросов остаётся неисследованным или изученным крайне слабо. В первую очередь это касается структур с антиклинным и непланарным упорядочением молекул и фазовых переходов между ними. Недостаточно изучены линейные дефекты в плёнках неполярных SmC и SmC*A структур.
Основные цели. Исследование ориентационного упорядочения тонких свободно подвешенных плёнок с антиклинной структурой, его зависимости от температуры и толщины плёнки.
Исследование фазовых переходов между фундаментальными фазами (SmC*A, SmC*, Sm4) и субфазами (SmC*a, SmC*Fn) в тонких свободно подвешенных плёнках, влияния поверхности на структуру и фазовые переходы. Изучение структур, образующихся в тонких плёнках, зависимости температур переходов от толщины плёнки. Исследование линейных ориентационных дефектов в плёнках с синк-линной и антиклинной структурой. Исследование связи структуры дефекта с характеристиками ЖК, определение двумерных упругих констант.
Описание структур и фазовых переходов в тонких плёнках с использованием дискретной феноменологической теории Ландау. Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными.
О» VaQm
Изучение взаимодействия, упорядочения, ориентации дефектов и включений (капель нематика, изотропной жидкости) в смектических плёнках.
Научная новизна работы.
Впервые проведены измерения поляризованного оптического отражения и определена величина параметра порядка тонких плёнок антисег-нетоэлектрика. Впервые исследован переход SmC*A— SmC*„-Snvl в тонких плёнках. Проведены исследования ориентационных дефектов в неполярных плёнках смектика С. Определены константы ориентаци-онной упругости, продольная поляризация тонких плёнок антисегне-тоэлектрика. Впервые исследованы включения (капли высокотемпературной фазы) в ориентированных магнитным полем плёнках, определена конфигурация молекулярного поля вблизи включений. Проведены расчёты структур объёмных образцов и тонких плёнок полярных смектиков. Показано, что наблюдаемые смектические фазы можно получить в рамках дискретной феноменологической модели с взаимодействием через один слой. Получено указание на то, что SmC*Fii представляет собой смектическую структуру, образованную изменением от слоя к слою модуля и фазы параметра порядка.
Практическая ценность. Предложен метод измерения характеристик плёнок (констант ориентационной упругости, поляризации) по структуре линейных ориентационных дефектов. Определение этих характеристик важно при создании устройств, основанных на переориентации ЖК во внешних полях.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Научной конференции Московского физико-технического института (Черноголовка, 2000 г.), Московском семинаре по жидким кристаллам (Институт кристаллографии РАН, Москва, 2001г.), семинаре в университете Шиншу (г. Уэда, Япония, 2001г.), семинаре в университете Осака (Япония, 2001г.), VII Европейской конференции по жидким кристаллам (г. Хака, Испания, 2003 г.), XVI Европейской конференции по химии межфазных поверхностей (г. Владимир, 2003г.), X Международной конференции по оптике жидких кристаллов (г. Ассуа, Франция, 2003г.), научных семинарах Института физики твёрдого тела РАН.
Основные результаты диссертации опубликованы в шести печатных работах. Список работ приведён в конце реферата.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения,
пяти глав, заключения, списка литературы из 106 наименований, изложена на 123 страницах и содержит 54 рисунка.