Структура та електрооптичні властивості індукованих холестеричних рідких кристалів

При збільшенні порядкового номера ефіру холестерину в гомологічному ряді характер зміни інтенсивності розсіювання, періоду флуктуаційної шарової структури та кореляційної довжини залишаються незмінними, однак для утворених структур маємо зростання як інтенсивності розсіювання, періоду псевдошарової структури, так і кореляційної довжини.

Зменшення температури в межах існування індукованої холестеричної фази не приводить до зміни вигляду малокутового рефлексу, однак зростання інтенсивності розсіювання, періоду псевдошарової структури та кореляційної довжини свідчить про зростання смектогенних флуктуацій.

Показано, що вигляд малокутового рефлексу для індукованих холестериків на основі впорядкованих матриць з різними ефірами – членами гомологічного ряду – змінюється або залишається незмінним, а саме, якщо нематична матриця при низьких температурах має рефлекс у вигляді “чотириточки” або розмитої “чотириточки”, то впровадження в неї холестеричних речовин (верхніх членів гомологічного ряду) приводить до зміни вигляду малокутового рефлексу: “чотириточка” перетворюється в меридіальний “штрих”. При впровадженні холестеричних речовин (нижніх членів гомологічного ряду) зміни вигляду малокутового рефлексу не спостерігається.

На концентраційних залежностях кореляційної довжини спостерігаємо дві ділянки – на першій ділянці відбувається зменшення кореляційної довжини для індукованих холестериків, домішкою в яких є верхні члени гомологічного ряду і збільшення для домішок з нижніх членів гомологічного ряду, а на другій ділянці величина || залишається незмінною. Отже, при концентрації домішки 0, 2... 0, 5% молекули верхніх членів гомологічного ряду розупорядковують псевдошарову структуру, при цьому відбувається дроблення псевдошарів, а молекули верхніх членів гомологічного ряду впорядковують флуктуаційну шарову структуру.

При фіксованих концентрації домішки та температурі на залежності кореляційної довжини від номера гомолога маємо зменшення кореляційної довжини для членів ряду та зростання її зі збільшенням номеру гомолога.

Зменшення температури в межах існування індукованої холестеричної фази не приводить до зміни вигляду малокутового рефлексу, якщо холестерик утворений верхніми членами гомологічного ряду. “Меридіальний штрих” є характерним для всього температурного інтервалу. Для індукованих холестериків на основі нижніх членів ряду вигляд малокутового рефлексу змінюється, а саме, “чотириточка” при збільшенні температури трансформується в “меридіальний штрих”, що свідчить про зміну форми надмолекулярного утворення.

Формування флуктуаційної шарової структури в індукованих холестериках на основі сильно та слабополярних рідких кристалів з оптично активними домішками має ряд особливостей, пов’язаних саме з особливостями сформованої структури матриці. Розглянемо систему на основі n-пентил n-ціанобіфенілу та азоксисполук. Аналіз фоторентгенограм матриць для сумішей з різним вмістом сильнополярної компоненти показує, що якщо концентрація ціанобіфенілу лежить у межах від 0 до 40%, а матриці характеризуються прямою сиботактичною структурою, на фоторентгенограмі маємо “штрих”, при збільшенні концентрації рефлекс у вигляді “штриха” переходить у розмиту “чотириточку”. Основні закономірності в трансформації вигляду рефлексу при введенні оптично активної домішки, виявлені раніше, проявляються і в цих речовинах, а саме, якщо матриці властива пряма сиботактична структура, то, незалежно від положення ефіру холестерину в гомологічному ряді, при введенні домішки в матрицю вигляд рефлексу не змінюється. Цей процес характерний для слабовпорядкованих матриць. Для матриць, які характеризуються скошеною сиботактичною структурою, впровадження холестеричних речовин (верхніх членів гомологічного ряду) приводить до зміни вигляду рефлексу – розмита “чотириточка” перетворюється в “штрих”, а введення до матриці в якості оптично активних домішок нижніх членів ряду не змінює вигляду рефлексу. При температурній дії рефлекс у вигляді “штриха” залишається незмінним, а розмита “чотириточка” трансформується в “штрих”. Основні закономірності в залежностях інтенсивності розсіювання, періоду флуктуаційної шарової структури та кореляційної довжини від концентрації ОАД для матриць з різним вмістом сильнополярної компоненти проявляються і в цих речовинах за умови, що матриці з вмістом 0-40% сильнополярної компоненти є слабовпорядкованими, а всі інші – впорядкованими.

Аналіз концентраційних залежностей кореляційних довжин при деяких приведених температурах в індукованих холестериках з фіксованим вмістом концентрації холестеричної домішки показує, що ці залежності повторюють основні закономірності нематичної матриці. Значне зростання кореляційних довжин спостерігається в індукованих холестериках на основі матриці з 80% ціанобіфенілу. Саме в цих сумішах існує найбільша “смектогенність”. Ця закономірність має місце незалежно від роду домішки та концентрації її в нематичній матриці для нижніх членів ряду. Для верхніх членів ряду відмінності проявляються при концентраціях 0-40%. Вони пов’язані з різною поведінкою верхніх членів ряду в матрицях із вмістом 0-40% та 50-100% сильнополярної компоненти.

Розглянемо температурну залежність інтенсивності розсіювання рентгенівських променів та кореляційної довжини. Для індукованих холестериків, матриця яких містить до 40% сильнополярної компоненти, з підвищенням температури спостерігаємо монотонне зростання кореляційної довжини та інтенсивності розсіювання. При концентрації сильнополярної компоненти 50... 60% при температурах 1…3 К спостерігаємо дещо інтенсивніше зростання цих параметрів, істотна зміна в температурній поведінці спостерігається в сумішах з концентрацією сильнополярної компоненти 70... 100%. Таке значне зростання кореляційних довжин при низьких температурах пов’язане з великою “смектогенністю” цих сумішей, як і нематичних матриць. Індукованої смектичної фази в холестерику, як і в матриці, немає, однак утворена флуктуаційна шарова структура є найбільш досконалою. Якісно розглянута картина має місце для всіх індукованих холестериків, незалежно від роду домішки ефіру холестерину, однак потенційна “смектогенність” яскравіше виражена в холестериках з домішками нижчих членів ряду. Якщо розглянути молекулярний аспект проблеми, то слід зауважити, що збільшення поперечної складової дипольного моменту по мірі переходу від верхніх членів ряду до нижніх відіграє помітну роль у формуванні