Рідкі кристали
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Рідкі кристали

вакансии в Киеве

Рідкі кристали, рідкокристалічний стан, мезоморфний стан, стан речовини, в якій воно володіє властивостями рідини (текучістю) і деякими властивостями твердих кристалів ( анізотропією властивостей). Же. до. утворюють речовини, молекули яких мають форму паличок або витягнутих пластинок. Розрізняють термотропниє і ліотропні Ж. до. Перші — індивідуальні речовини, які існують в мезоморфному поляганні в певному температурному інтервалі, нижче за яке речовина є твердим кристалом, вище — звичайною рідиною. Приклади:

загрузка...

параазоксианізол (у інтервалі температур 114—135°С), етиловий ефір азоксибензойної кислоти

(100—120°С), пропіловий ефір холестерину (102—116°С). Ліотропні Ж. до. — розчини деяких речовин в певних розчинниках. Приклади: водні розчини мильні розчини синтетичних поліпептидів (полі-g-бензіл- L -глутамат) у ряді органічних розчинників (діоксан, дихлоретан).

  Взаємне розташування молекул в Же. до. є проміжним між твердими кристалами, де існує тривимірний координаційний далекий порядок (впорядкованість в розташуванні центрів тяжіння молекул) і орієнтаційний далекий порядок (впорядкованість в орієнтації молекул), і аморфними рідинами, в яких далекий порядок повністю відсутній (див. Далекий порядок і ближній порядок ). По мірі молекулярної впорядкованості розрізняють нематічеськие і смектичні Ж. до. (термінологія Ж. Фріделя, G. Friedel). Нематічеськие Ж. до. (параазоксианізол, розчини синтетичних поліпептидів) характеризуються орієнтацією подовжніх осей молекул уздовж деякого напряму (далекий орієнтацнонний порядок, мал. , а). Впорядкованість в орієнтації поперечних осей молекул і в розташуванні їх центрів тяжіння відсутній. Це забезпечує свободу поступальних переміщень молекул. Тому в'язкість речовини в нематічеськой фазі лише трохи відрізняється від в'язкості в аморфно-рідкому стані.

  У смектичних Же. до. (етиловий ефір азоксибензойної кислоти, водні розчини мив) кінці молекул як би закріплені в плоскості, перпендикулярній подовжнім осям молекул (смектична плоскість, мал. , би). Далекий порядок в розташуванні поперечних осей і центрів тяжіння молекул також відсутній. Текучість забезпечується взаємним ковзанням смектичної плоскості.

  Існують також Же. до. холестерічеського типа (різновид нематічеських Же. до.). Такі Ж. до. утворюють речовини (наприклад, пропіловий ефір холестерину), молекули яких мають форму довгастих пластинок, розташованих паралельно один одному. Координаційний далекий порядок відсутній. Текучість речовини забезпечується поступальним переміщенням і обертанням молекул в їх плоскості.

  Зовнішня відмінність між нематічеськимі і смектичними Ж. до. легко може бути встановлено при спостереженні їх однорідних шарів у поляризаційному мікроскопі. Кожному типові Ж. до. відповідають певна текстура, причому для нематічеських Же. до. найбільш характерними є ниткоподібні, а для смектичних — палочкообразниє, конусоподібні і ступінчасті структури. Нитки в нематічеських Же. до. є лініями розриву оптичної безперервності. Вони називаються дисклінаціями, і текстура Ж. до. визначається характером розташування молекул поблизу дисклінацій.

  Деякі термотропниє Же. до. можуть знаходитися в двох мезоморфних станах (див. Поліморфізм ). При цьому структурні переходи завжди здійснюються за схемою: твердокрісталлічеськая фаза — смектична — нематічеськая — аморфно-рідка і є фазовими переходами першого роду (з виділенням теплоти фазового переходу ). Теплота переходу Ж. до. у аморфну рідину в десятки разів менше теплоти плавлення органічних твердих кристалів.

  В Же. до. має місце анізотропія пружності, електропровідності, в'язкості, магнітна анізотропія, оптична анізотропія і ін. Із зростанням температури анізотропія властивостей Же. до. зменшується, що обумовлене зменшенням впорядкованості в розташуванні молекул. У магнітному полі Ж. до. орієнтуються так, щоб їх вісь симетрії була паралельна силовим лініям магнітного поля. У електричному полі орієнтація осі симетрії може бути як паралельною, так і перпендикулярною силовим лініям поля.

  Холестерічеськие Ж. до. володіють вельми великими оптичною активністю, на два-три порядки тієї, що перевищує оптичну активність органічних рідин і твердих кристалів. Холестерічеськие Ж. до. різко змінюють забарвлення при зміні температури середовища на десяті долі градуса, а також при зміні складу середовища на долі відсотка.

  Літ.: Квіток Ст Н., Сучасні погляди на природу анізотропно-рідкої фази. «Уч. зап.(західний) Ленінградського пед.(педагогічний) інституту», 1938, т. 10, с. 33; Чистяков І. Р., Рідкі кристали, М., 1966; Gray G. W., Molecular structure and the properties of liquid crystals, L. — N. Y., 1962; Рідкі кристали, пер.(переведення) з франц.(французький), «Природа», 1972 № 2; Чистяков І. Р., Вістінь Л. До., Симетрія, структура і властивості рідких кристалів, там же.

  Е. І. Рюмцев.

Характер розташування молекул в рідких кристалах: а — в нематичних рідких кристалах молекули розташовані паралельно, але їх подовжні зрушення безладні; б — в смектичних кристалах молекули збираються шарами.