Введение к работе
актуальность темы: Оптические методы характеризуют свойства ещества, усредненные в области размером длины волны света. Жидкие ристаллы это частично- упорядоченные системы, обладающие риентационным порядком и элементами позиционного порядка, ипичным для жидких кристаллов является сильная анизотропия их зойств, поэтому изменение локальной структуры вызывает изменение птических характеристик. Это является физической основой эименения оптических методов для исследования жидких кристаллов, иральные жидкие кристаллы (холестерическая фаза, голубые фазы, іерро-, ферри-, антиферроэлектрики) характеризуются отсутствием энтра инверсии и обладают пространственной ориентационной гриодичностью с периодом порядка длины волны видимого света. В гом случае оптические методы являются наиболее информативными, к. возникает возможность использования дифракции света для їучения структуры фаз. Симметрия системы может нарушаться в жких приповерхностных слоях или под влиянием термических луктуаций. Поверхностные эффекты играют особенно важную роль >гда, когда размер системы становится сравним с глубиной юникновения поверхностной структуры. Флуктуации вызывают жальное нарушение симметрии внутри областей с размером >рреляционной длины ,(Т) на протяжении коротких времен. Фазовые іреходьі в жидких кристаллах обычно близки ко второму роду,
мпературные интервалы стабильности фаз малы, поэтому луктуационный вклад в физические свойства может в некоторых іучаях превышать объемный вклад. Последнее время большой интерес
физике вызывает изучение систем с пониженной размерностью. В
области жидких кристаллов наиболе удобными для этой цели являют* свободно - подвешенные смектические пленки (СПСП). Первые работ по изучению СПСП появились в конце 70х годов, но до настоящеі момента не были изучены многие свойства этих пленок: фазовь переходы, ферроэлектричество, поверхностные и размерные эффекты. Целью настоящей работы является применение оптических методов исследованию объемных, поверхностных и флуктуационных свойс хиральных фаз, изучение структуры и динамики фазовых переходов объемных хиральных жидких кристаллах, изучение оптических свойс хиральных фаз, изучение размерных и поверхностных эффектов тонких пленках, изучение ферроэлектричества в тонких пленках (СПСП Конкретными задачами данной работы являются:
изучение флуктуационных эффектов под действием давления;
изучение динамики процесса образования объемных хиральных фаз
исследования эффектов пространственной дисперсии второї порядка в объемных фазах;
изучение фазовых переходов в сверхтонких пленках;
изучение эффектов кроссовера: зависимости свойств ЖК фаз < толщины пленки;
изучение зависимости структуры и динамики ферроэлектричес^ фаз от толщины пленки и спонтанной поляризации вещества;
изучение влияния поверхностного натяжения на свойства фаз.
Актуальность темы диссертационной работы определяется следующм
факторами:
1. В работе развиты новые экспериментальные методы, позволяюии изучать такие свойства как флуктуационные явления при изменен
давления, эффекты пространственной дисперсии второго порядка, свойства сверхтонких пленок;
-
Свойства свободно - подвешенных пленок, указанные выше, не изучались, что позволило сформулировать достаточно широкую программу исследований; к началу работы был развит теоретический аппарат, который стал основой для интерпретации обнаруженных эффектов;
-
Были синтезированы новые химические соединения, которые позволили наблюдать ожидаемые эффекты; в частности, это касается исследования ферроэлектрических жидких кристаллов в сверхтонких пленках с большой спонтанной поляризацией.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Развита новая научная область: ферроэлектричество в жидких (ристаллах с ограниченной геометрией, впервые обнаружена іависимость структуры ферроэлектриков от толщины пленки и величины понтанной поляризации, экспериментально и при помощи омпьютерного моделирования изучены эффекты поверхностного порядочения; обнаружены и изучены новые типы фазовых переходов в ленках: переходы под влиянием изменения поверхностного натяжения послойные фазовые переходы.
В результате развития техники измерений при высоких авлениях жидких кристаллов впервые изучены предпереходные ффекты в изотропной жидкости вблизи перехода в голубые фазы под пиянием давления, обнаружено явление немонотонности оптической ктивности, предложена теория количественно описывающая этот ффект;
В результате создания новой интерференционно микроскопической методики для изучения оптических свойств жидки; кристаллов обнаружена аномалия показателя преломления \ окрестности длины волны селективного отражения света в хиральньи фазах (пространственная дисперсия второго порядка), которая нг четыре порядка превосходит аналогичный эффект в твердых телах изучена кинетика фазовых переходов хиральных фазах со сложныг. параметром порядка; показано, что релаксация голубой фазы 1 t холестерик происходит с образованием промежуточной фазы ГФП изучена кинетика фазового перехода ГФ - холестерик в электрического поле.
Практическая ценность результатов состоит прежде всего в том, что нг основе обнаруженного эффекта пространственной дисперсии второгс порядка было развита и запатентована в Германии оптическая линия задержки для волоконной оптики [14]. Кроме того, развиты комплекные экспериментальные методы для характеризации оптических свойств жидко-кристаллических материалов для дисплейной техники. Развитая техника изготовления СПСП может стать основой новой технологии по изготовлению сверхтонких полимерных покрытий.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции по жидким кристаллам в 13 Ванкувере (Канада, 1988), Национальных Немецких Конференциях по Жидким Кристаллам во Фрайбурге ( 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997), Конференции европейского физического общества в Праге (Чехия, 1992), 14 Международной конференции по жидким кристаллам в Пизе (Италия, 1992), Международной конференции по оптике жидких
ристаллов в Сиофолке (1993, Венгрия), Международной конференции о физике жидкого состояния во Флоренции (1993, Италия), 15 Іеждународнои конференции по жидким кристаллам в Будапеште 1994, Венгрия), Международной конференции по оптике жидких ристаллов в Ле-Туке (1995, Франция), Гордоновской Конференции по КК (1995, Вулфсборо, США), Международной конференции по >ерроэлектрическим жидким кристаллам в Кембридже (1995, Англия), 6 Международной конференции по жидким кристаллам в Кенте (1996,
:ша)
[убликации. Результаты, вошедшие в данную диссертацию, публикованы в 33 статьях ведущих российских и зарубежных >изических журналов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, б пав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации оставляет 124 страницы, включая 86 рисунков.
