Введение к работе
Актуальность темы. Физические и химические свойства жидких кристаллов особенно интенсивно изучаются с начала семидесятых годов по настоящее время. Важной и актуальной проблемой современной физики конденсированного состояния вещества является установление количественной связи между молекулярными характеристиками и макроскопическими свойствами жидких кристаллов. Одно из направлений таких исследований - изучение полярного строения молекул мезоморфных жидкостей, ответственного за формирование уникальных электрических параметров жидкокристаллических образцов - их высокой макроскопической диэлектрической анизотропии.
Для широкого и целенаправленного использования жидких кристаллов при создании новых поколений систем отображения информации, поляризационных устройств различного назначения, оптических модуляторов* и затворов, а также многих других техни.-ческих разработок, необходимы данные об их физических свойствах. Поскольку в основе большинства устройств, использующих жидкокристаллические материалы, лежат электрооптические эффекты, которые непосредственно зависят от диэлектрических характеристик жидких кристаллов, то исследование равновесных диэлектрических свойств и релаксационных процессов в жидких кристаллах является важной научной и технической проблемой. В на- . стоящее время синтезируется большое количество новых мезоморфных веществ с широкой вариацией химического строения молекул; различным числом высокополярных групп, наличием гибких цепочек (спейсеров) внутри мезогенных фрагментов и т.д. До настоящего времени в литературе практически отсутствовали систематические количественные исследования влияния различных полярных групп и их положения, а также гибких спейсеров на дипольную структуру молекул и, следовательно, на величину и знак их'мак-роскопической диэлектрической анизотропии д . С другой стороны, величина и знак » определяются также релаксационными явлениями, реализующимися в жидких кристаллах. Экспериментальное исследование дисперсии диэлектрической анизотропии открывает возможности изучения молекулярных механизмов дипольной
2.
поляризации жидких кристаллов с достаточно сложным химическим
строением молекул. Отмеченные выше проблемы легли в основу вы
полнения настоящей диссертационной работы. ,
Целью диссертационной работы является определение величины дипольного момента и его направления в молекулах термотроп-ных жидких кристаллов с закономерно изменяемой полярной структурой, экспериментальное обоснование применения метода групповых дипольних моментов для анализа дипольного строения молекул жидкокристаллических веществ; установление количественной связи между полярностью молекул, величиной и знаком макроскопической диэлектрической анизотропии жидкокристаллических веществ, структурной особенностью которых является наличие гибких алифатических спейсеров в молекулах; изучение релаксационных явлений, ответственных за дисперсию диэлектрической анизотропии, при вариации длины и положения гибкой развязки в молекулах высокополярных термотропных жидких кристачлов.
Научная новизна диссертационной работы. » I. При изучении электрооптических и диэлектрических свойств разбавленных растворов жидких кристаллов получены количественные Данные о величине постоянного дипольного момента и его направлении в Молекулах для 30 новых меэогенных веществ.
-
Впервые на обширном экспериментальном материале показана возможность анализа дипольной структуры термотропных жидких кристаллов при направленной вариации числа и расположения различных полярных групп и связей в молекулах.
-
Экспериментально показано, что использование эвтектических смесей гомологов с достаточно низкими температурами существования мезофазы позволяет исследовать в радиочастотном диапазоне полный комплекс молекулярных механизмов, ответственных за дипольную поляризацию жидких кристаллов.
-
Впервые исследована диэлектрическая релаксация в жидких кристаллах, молекулы которых содержат внутри мезогенного ядра алифатические цепочки различной длины. Установлена температурно-частотная область дисперсии диэлектрической анизотропии при вариациях длины и положения в молекулах алифатических спейсеров. Определены молекулярные механизмы дипольной поляризации жидкокристаллических образцов.
3.
Научная и практическая значимость. Полученные экспериментальные данные о связи между полярной структурой и диэлектрическими свойствами жидких кристаллов открывают возможности направленного синтеза новых жидкокристаллических материалов для электрооптических устройств различного назначения. Исследованные в работе температурно-частотные- зависимости диэлектрической анизотропии жидкокристаллических образцов широко применяются в технике, могут быть использованы при разработке и изготовлении жидкокристаллических индикаторов, модуляторов систем-отображения информации, работающих в широком температурном интервале. Результаты могут быть использованы также при составлении таблиц стандартных справочных данных по диэлектрическим свойствам мезоморфных веществ.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на УІ Всесоюзной конференции "Жидкие кристаллы и их практическое использование" (Чернигов, 1988), Республиканской конференции "Жидкие кристаллы и их применение" (Баку, 1988), Всесоюзном семинаре "Оптика жидких кристаллов" (Красноярск, 1990) и на Международной конференции по жидким кристаллам (Вильнюс,' 1991).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ в виде статей и тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы (92 наименования). Общий ее объем - 121 стр. машинописного текста, включая б таблиц я 44 рисунка.