Структура та електрооптичні властивості індукованих холестеричних рідких кристалів

Загальний аналіз одержаних експериментальних результатів дозволяє стверджувати, що розсіювання світла в зразку з індукованим холестеричним рідким кристалом відбувається як на конфокальних доменах, які являють собою полідисперсну систему, так і на хаотично розташованих дифракційних гратках фазового типу, утворених за рахунок спіральних структур. Особливу роль відіграє розсіяння за рахунок дифракції на текстурі “відбитків пальців”.

Встановлено, що в процесі текстурного переходу від текстури Гранжана до текстури “відбитків пальців” під дією електричного поля утворюється полідисперсна конфокальна текстура, причому розміри конфокальних доменів збільшуються при збільшенні величини поля.

Конфокальна текстура, утворена після текстури “відбитків пальців”, трансформується під дією поля. При переході від текстури “відбитків пальців” до гомеотропної нематичної текстури утворена конфокальна текстура є полідисперсною, причому зі збільшенням величини поля, прикладеного до зразка, розміри конфокальних доменів зменшуються.

Показано, що інтенсивність розсіяння залежить від концентрації оптично активної домішки в нематичній матриці, а саме, збільшення концентрації домішки приводить до збільшення максимального розсіяння за рахунок незалежного збільшення розмірів розсіюючих центрів та збільшення їх концентрації.

В 4. 4. представлені результати концентраційно-температурної залежності порогових полів в індукованих холестериках, нематичними матрицями в яких служили суміші сильно та слабополярних сполук. Найбільш адекватно та цілісно ці залежності описуються в рамках моделі Кавачі-Когуре. Параметри, які мають вирішальний вплив на величини порогових полів, умовно можна розділити на дві групи. До першої групи відносяться фізичні параметри РК матеріалу, такі як крок індукованої спіралі, константи пружності та діелектрична анізотропія – так звані об’ємні фактори. До другої групи належать параметри, які визначають характер та силу впливу поверхні, – густина поверхневих енергій стану директора та товщина шару РК матеріалу. Це поверхневі фактори. Конкуренція між цими двома факторами і визначає всю різноманітність результатів з досліджень критичних полів ХНП. Аналіз залежностей порогових напруг прямого ХНП від величини d/P0 показує, що збільшення ступеня структурної впорядкованості індукованого холестерика зумовлює зменшення нелінійної ділянки цієї залежності на шкалі d/P0, яка відповідає переважаючому впливу поверхневих ефектів на величини критичних напруг ХНП, а крутизна лінійної ділянки цієї залежності визначається величинами констант пружності Франка та зростає при їх збільшенні. Аналогічні нелінійні ділянки присутні і на залежностях порогового поля оберненого переходу від величини d/P0. Ріст концентрації сильнополярної компоненти в матриці індукованих холестериків приводить до зростання структурного впорядкування речовин і зменшення величини порогових полів як прямого холестерико-нематичного, так і зворотного переходів, причому характер концентраційної залежності величини порогових полів визначається, в основному, концентраційною поведінкою кроку індукованої спіралі. Досліджено температурну залежність порогових полів прямого та зворотного переходів і показано, що вони спадають зі збільшенням теператури. Враховуючи, що в досліджених сумішах величина кроку індукованої спіралі слабо залежить від температури, температурна поведінка полів визначається температурною поведінкою діелектричної анізотропії та констант пружності.

Підрозділ 4. 5 присвячено питанню закручуючої здатності оптично активних домішок та її температурній залежності. Розглянуто роботи, в яких проаналізовано вплив молекулярної структури оптично активних домішок на їх закручуючу здатність у нематичній матриці і сформульовано ряд загальних вимог до молекулярної структури високоефективних хіральних домішок. Хіральним компонентом в індукованих фазах у ході наших досліджень служили холестерики – члени гомологічного ряду ефірів холестерину одноосновних карбонових кислот. Для ряду ефірів холестерину зі збільшенням порядкового номера ефіру в гомологічному ряді зростає довжина молекул, що приводить до зменшення анізотропії молекулярної здатності до поляризації, зменшення величини власного дипольного моменту, збільшення хіральності молекул та зростання конформаційної рухливості. Ці фактори визначають сили міжмолекулярної взаємодії і зумовлюють макроскопічні властивості мезофаз. Однією з таких властивостей є закручуюча здатність. Проаналізуємо ситуацію в індукованих холестериках на основі різних нематичних матриць з домішками ефірів холестерину. Основний висновок полягає в тому, що закручуюча здатність зменшується з ростом номера гомолога. Це узгоджується з висновками ряду робіт по встановленню кореляції між закручуючою здатністю та анізотропією здатності до поляризації холестеричних молекул, а саме, збільшенням закручуючої здатності зі зростанням анізотропії. Крім того, при збільшенні порядкового номера ефіру збільшується енергія бокової міжмолекулярної взаємодії внаслідок зростання поперечної складової дипольного моменту. Це приводить до того, що для індукованих холестериків з нижніми членами гомологічного ряду псевдосмектичні особливості мезофаз проявляються сильніше і флуктуаційна шарова структура представлена тут яскравіше, про що свідчить зростання кореляційних довжин для сумішей з ростом порядкового номера холестеричної домішки. Наслідком дії цих двох факторів є зменшення закручуючої здатності зі збільшенням порядкового номера ефіру.

Рис.