Фізика - Чолпан П.П. 2003

Частина 2 МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА

Розділ 6 БУДОВА І ВЛАСТИВОСТІ РЕЧОВИНИ В КОНДЕНСОВАНОМУ СТАНІ

6.4. Структура і властивості рідких кристалів

Холестеричний стан рідких кристалів

Холестеричні рідкі кристали (холестерики, скорочено позначають ХРК) на відстанях порядку розмірів молекул нічим не відрізняються від нематиків: довгі осі всіх молекул орієнтовані в одному напрямі. Проте на великих відстанях напрям переважної орієнтації закономірно змінюється: всі молекули поступово повертаються, утворюючи спіральну структуру. Будову ХРК схематично зображено на рис. 6.10. Крок спіралі в різних сполуках різний: від десятка ангстрем до мікрометрів. Якщо крок спіралі має порядок довжини хвилі видимого світла, то періодичність структури приводить до бреггівського дифракційного розсіяння світла на ній і такі холестерики здаються зафарбованими. Це явище називається селективним відбиванням світла і є типовим для складних ефірів холестерину. Оскільки похідні холестерину були першими представниками рідких кристалів, то від них походить назва всього типу цих кристалів. Ефіри холестерину мають досить складну молекулярну структуру:

(R — радикал жирної кислоти). Якщо R = С₈Н₇, то дістанемо структурну формулу холестерилцинамату. Рідкокристалічний стан його реалізується за температур 156... 197 °С. На відміну від нематиків просторова будова молекул холестериків більш складна, ці молекули є хиральними, тобто не мають осей симетрії, поперечних площин і центрів симетрії. Хиральність молекул — головна ознака холестеричної мезофази, про що свідчить той факт, що добавка хиральних молекул у звичайний нематик перетворює його в холестерик. Для холестериків характерним є утворення гомогенної структури, яка називається планарною. У ній молекули лежать уздовж опорного скла, а вісь спіралі перпендикулярна до них, як це показано на рис. 6.10.

Рис. 6.10