Введение к работе
Актуальность темы. История открытия жидких кристаллов начинается с чешского химика Ф Рейнитцера и немецкого физика О Лемана в 1 888 году, а основы физики жидких кристаллов были заложены только в 20-х годах нашего столетия В настоящее время это бурно развивающийся раздел физики конденсированных сред Мировое производство ЖК-индикаторов и дисплеев исчисляется миллиардами и, по прогнозам, будет увеличиваться и дальше Уже сейчас без преувеличения можно сказать, что прогресс и развитие ряда отраслей науки и техники немыслимы без развития исследований в области жидких кристаллов Не меньший интерес представляют собой жидкие кристаллы с точки зрения биологии и процессов жизнедеятельности Функционирование клеточных мембран и ДНК, передача нервных импульсов, работа мышц, формирование атеросклеротических бляшек - вот далеко не полный перечень процессов, протекающих в жидкокристаллической фазе, с присущими этой фазе особенностями - склонностью к самоорганизации при сохранении высокой молекулярной подвижности
Представление о структурных особенностях жидких кристаллов, в основном получены из исследований при помощи поляризационного микроскопа, до последнего времени это устраивало ученых, занимающихся жидкими кристаллами, но стали возникать вопросы, связанные со структурными особенностями жидких кристаллов и изучение этих особенностей требуется на более глубоком уровне, то есть на уровне наноразмеров Работы по этому направлению ведутся во многих странах, например в США, в Японии, Германии, в Польше А на уровне
паноразмеров исследовать структурные особенности позволяет сканирующая зондовая микроскопия
В последние годы методы сканирующей зондовой микроскопии позволили достичь уникальных научных результатов в различных областях физики, химии и биологии Новые экспериментальные возможности данного направления — неразрушающий характер исследований, высокое пространственное разрешение и возможность проведения экспериментов в жидких средах — делают особенно перспективным применение СЗМ (в частности, атомно-силовой микроскопии) для изучения структуры и свойств жидких кристаллов В то же время СЗМ-исследование этих объектов остается более сложной задачей в сравнении с аналогичными исследованиями поверхностей твердых (кристаллических) тел Действительно, прошло более десяти лет с момента возникновения зондовой микроскопии (в 1981 г), прежде чем в 1992 г была убедительно продемонстрирована адекватность этого метода для исследований биополимеров на примере АСМ-визуализации молекулы ДНК Для исследований жидких кристаллов АСМ-метод начал применяться с 1996-98 годов
За эти годы возникло понимание, что определяющей задачей успешности подобных исследований, требующей экспериментального решения в каждом конкретном случае, является получение наномолекулярных слоев на поверхностях твердых подложек в таком состоянии, чтобы было возможным исследовать их структурные особенности
Целью работы являлась разработка методик исследования жидких кристаллов с использованием атомно-силового микроскопа, и в частности,
структурных особенностей наиомопекулярных слоев тематических жидких кристаллов
Научная новизна Впервые для применения атомно-силового
микроскопа к исследованию наиомолекулярных слоев НЖК был применен
метод «сдувания» сжатым воздухом капли НЖК нанесенной на
свежесколотую поверхность слюды Для обработки и анализа АСМ-
изображений был применен вейвлет-анализ В результате применения
АСМ-метода и вейвлет-анализа выяснилось, что происходит
самоорганизация гомсотропно ориентированного слоя НЖК, и что при формировании такого слоя реализуется ситуация в которой первый монослой - двумерный смектический жидкий кристалл, далее реализуется фазовый переход СЖК—>НЖК, а выше формируется НЖК Обнаружены нанокластеры в наиомолекулярных слоях жидких кристаллов
Достоверность результатов обеспечена использованием
апробированных методов исследований, соответствием
экспериментального оборудования целям и задачам исследований и апробированием математических методов обработки АСМ-изображений
Научная и практическая значимость. Полученные в ходе работы результаты представляют интерес для специалистов работающих в области исследования жидких кристаллов А также
Обоснована разработка новых теоретических и экспериментальных подходов к анализу гомеотропной ориентации жидких кристаллов, которые реализуются в индикаторах приборов и ЖК-дисплеях
Обосновано, что в наиомолекулярных слоях ЖК возможна реализация различных ланокластсров, которые определяют структуру и свойства макромодуляриых слоев
Апробация работы Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции Современные проблемы физики и математики (г Стерлнтамак, 16-18 сентября 2004 г) Региональной школе-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике (г Уфа, 2003 и 2004 гг), Научно-практической конференции, посвященной 95-летию основания БашГУ, (Уфа, 2004 г), Международной Уфимской зимней школе-конференции по математике и физике для студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2005), на Студенческой конференции студентов (Уфа, 2007 г )
