ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ
жидкокристаллическое
состояние, мезоморфное состояние, состояние вещества, в к-ром оно обладает
свойствами жидкости (текучестью) и нек-рыми свойствами твёрдыхкристаллов
(анизотропией
свойств).
Ж. к. образуют вещества, молекулы к-рых имеют форму палочек или вытянутых
пластинок. Различают термотропные и лиотропные Ж. к. Первые - индивидуальные
вещества, к-рые существуют в мезоморфном состоянии в определённом температурном
интервале, ниже к-poro вещество является твёрдым кристаллом, выше - обычной
жидкостью. Примеры:
параазоксианизол (в интервале темп-р 114-135° С), этиловый эфир азоксибензойной
кислоты (100-120° С), пропиловый эфир холестерина (102-116° С).
Лиотропные Ж. к. - растворы
нек-рых веществ в определённых растворителях. Примеры: водные растворы
мыл, растворы синтетич. полипептидов (поли-у-бензил-L-глутамат)
в ряде органич. растворителей (диоксан, дихлорэтан).
Взаимное расположение молекул
в Ж. к. является промежуточным между твёрдыми кристаллами, где существует
трёхмерный координац. дальний порядок (упорядоченность в расположении центров
тяжести молекул) и ориентационный дальний порядок (упорядоченность в ориентации
молекул), и аморфными жидкостями, в к-рых дальний порядок полностью отсутствует
(см. Дальний порядок и ближний порядок). По степени молекулярной
упорядоченности различают нематические и смектические Ж. к. (терминология
Ж. Фриделя, G. Friedel). Нематич. Ж. к. (параазоксианизол, растворы синтетич.
полипептидов) характеризуются ориентацией продольных осей молекул вдоль
нек-рого направления (дальний ориентационный порядок, рис., а). Упорядоченность
в ориентации по характеру
расположения молекул в жидких кристаллах: а - в нематических жидких
кристаллах молекулы расположены параллельно, но их продольные сдвиги беспорядочны;
б
-
в смектических кристаллах молекулы собираются слоями.
. Это обеспечивает свободу
поступательных перемещений молекул. Поэтому вязкость вещества в нематич.
фазе лишь незначительно отличается от вязкости в аморфно-жидком состоянии.
В смектич. Ж. к. (этиловый
эфир азок-(дабензойной к-ты, водные растворы мыл) концы молекул как бы
закреплены
в плоскостях, перпендикулярных продольным осям молекул (смектич. плоскости,
рис., б). Дальний порядок в расположении поперечных осей и центров
тяжести молекул
также отсутствует. Текучесть обеспечивается взаимным скольжением смектич.
плоскостей.
Существуют также Ж. к. холестерич.
типа (разновидность нематич. Ж. к.). Такие Ж. к. образуют вещества (напр.,
пропиловый эфир холестерина), молекулы к-рых имеют форму продолговатых
пластинок, расположенных параллельно друг другу. Координационный дальний
порядок отсутствует. Текучесть вещества обеспечивается постулат. перемещением
и вращением молекул в их плоскости.
Внешнее различие между нематич.
и смектнч. Ж. к. легко может быть установлено при наблюдении их однородных
слоев в поляризац. микроскопе. Каждому типу Ж. к. соответствуют определённая
текстура, причём для нематич. Ж. к. наиболее характерными являются нитеобразные,
а для смектических - па-лочкообразные, конусообразные и ступенчатые структуры.
Нити в нематич. Ж. к. являются линиями разрыва оптич. непрерывности. Они
наз. дисклинациями, и текстура Ж. к. определяется характером расположения
молекул вблизи дисклинаций.
Нек-рые термотропные Ж. к.
могут находиться в двух мезоморфных состояниях (см. Полиморфизм). При
этом структурные переходы всегда осуществляются по схеме: твёрдокристаллич.
фаза - смектическая - нсматическая - аморфно-жидкая и являются фазовыми
переходами первого рода (с выделением теплоты фазового перехода).
Теплота
перехода Ж. к. в аморфную жидкость в десятки раз меньше теплоты плавления
органич. твёрдых кристаллов.
В Ж. к. имеет место анизотропия
упругости, электропроводности, вязкости, магнитная анизотропия, оптич.
анизотропия и др. С ростом темп-ры анизотропия свойств Ж. к. уменьшается,
что обусловлено уменьшением упорядоченности в расположении молекул. В магнитном
поле Ж. к. ориентируются так, чтобы их ось симметрии была параллельна силовым
линиям магнитного поля. В электрич. поле ориентация оси симметрии может
быть как параллельной, так и перпендикулярной силовым линиям поля.
Холестерич. Ж. к. обладают
весьма большой оптической активностью, на два-три порядка превышающей
оптич. активность органич. жидкостей и твёрдых кристаллов. Холестерич.
Ж. к. резко изменяют окраску при изменении темп-ры среды на десятые доли
градуса, а также при изменении состава среды на доли процента.
Лит.: Цветков В. Н.,
Современные взгляды на природу анизотропно-жидкой фазы, "Уч. зап. Ленинградского
пед. ин-та", 1938, т. 10, с. 33; Чистяков И. Г.. Жидкие кристаллы, М.,
1966; Grау G. W., Molecular structure and the properties of liquid crystals,
L.- N. Y., 1962; Жидкие кристаллы, пер. с франц., "Природа", 1972, № 2;
Чистяков И. Г., Вистинь Л. К., Симметрия, структура ц свойства жидких кристаллов,
там же. Е. И. Рюмцев.
А Б В Г Д Е Ё 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