Холестерико-нематический переход в смесях сильно- и слабополярных жидких кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

"к.

к

МИНИСТЕРСТВО НАРОДНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ЛЬВОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЗАРЕМБЛ Петр Емельянович

ХОЛЕСТЕРИКО - НЕМАТИЧЕСКИЙ ПЕРЕХОД В СМЕСЯХ СИЛЬНО- И СЛАБОПОЛЯРНЫХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ

Специальность 01.04.07 — «Физика твердого тела»

Апторефер?. т диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Львов — 1992

Рапота выполнена на кафедре «Электронные приборы» Львовского политехнического института.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ГОТРЛ 3. 10.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук ПЛОХ О. Г., кандидат физико-математических наук СЕРГАН В. В.

Ведущая организация: Институт полупроводников АН Украины.

защита состоится «. 1992 г. в « .¿г » час. на

заседании специализированного совета К 016.04.01 по присуждению ученой степени кандидата физико-математических наук при Институте физики АН Украины.

Адрес: 252650, ГСП, г. Киев-22, пр. Науки, 46, ИФ АН Украины.

Автореферат разослан «

1932 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат физико-матсматииссшх наук

ПРЖОНСКАЯ О. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Актуальность исследований физико-химических свойств жидких кристаллов (ЖК)'обусловлена тем, что на сегодня ЖК являются одним из лучших электрооптических материалов и область их применения в устройствах отображения и обработки оптической информации продолжает расширяться. В последнее время .особенно возрос интерес к электрооптическим эффектам, которые позволяют реализовать устройства отображения информации (УОИ) повышенной информационной емкости. К таким эффектам относятся, в частности, "супертвист" - эффект и эффект холестерико-немати -ческого фазового перехода (ХНФП) , обладающий- в электрическом поле бистабильностью рабочей характеристики.

Нематические смеси сильно-' и слабополярных соединений имеют хорошие параметры, перспективные для практического применения, и составляют основу большинства жидкокристаллических материалов, чспользуемнх в современных устройствах отображения информации. В то же время эффект холестерико-нематического перехода, осуществляемый з смесях сильно '- и слабополярных нематических Ш с малым количеством оптически активной добавки (ОАД), совершенно не изучен. Комплексные исследования таких смесей и определение взаимосвязи Физических параметров и структурных особенностей, смесей с электрооптическими параметрами ХНФП позволило бы создавать Ж материалы с заданными свойствами.

С другой, стороны параметры и характеристики УОИ на жидких кристаллах суцественнб зависят от температуры, так как изменение последней приводит к изменению пороговых напряжений сраб.тшьаш« устройств, что может привести к нарушению режима адресации. Поэтому задача исследования влияния температуры на электро-оитические и временные параметры УОИ (в том числе и на эФ!«жте ХНФП) и создание ЖК материалов со стабильными параметрами в широком интервале температур является актуальной.

Цольн работ» является исследование электрооптики и динамики ХНФП, физических параметров немато - холееторических смесей <!!'.</','> и установление взаимосвязи этих параметров со структурными ■■■г,-.-«инностяки нематических матриц - смесей сильно- и сл«лопол»|>ных гоединений в шт-рьало температур существования шаофоан.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие" задачи:

1. Исследование зависимости структурных и физических параметров немато - холестерических смесей от состава нематических матриц (процентного соотношения сильно- и слабополярных жидких кристаллов).

2. Исследование влияния температуры и состава нематических матриц на структурную упорядоченность немато-холестерических смесей.

3. Исследование влияния температура на величины пороговых электрически полей, холестерико-нематического фазового перехода.

4. Исследование влияния конструктивных параметров ЖК устройств и температуры на временные параметры холесторико-пематического перехода;

5. Установление взаимосвязи между структурными и упругими параметрами НХС в температурном интервале существования мезофазы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено, что нематическая матрица, состоящая из смеси сильнополярного цианобифенила (30.5 %) и слабополярного азокси-соединения имеет максимальную степень упорядочения и состоит, в осноеном, из димеров сильнополярного компонента. Е НХС на основе такой матрицы длина когерентности не зависит от рода ОАЛ. Вследствие несоразмерности эффективных длин молекул нематической мат -рици и ОАД закручивающая способность р и критическое напряжение холнетерико - нематнческого перехода Осп не зависят от номера гомолога эфиров холестерина.

2. Установлено, что в смесях сильнополярных цианобифенилов со слабополярннми азоксисоединениями (30.5 % цианобифенила) нри температурах ниже 293 К возникает индуцировашшя смектическая фаза, что приводит к аномальному возрастанию корреляционных длин, а также констант упругости НХС и пороговых полей ХНФП.

3. Показано, что в НХС на основе слабоутюрядоченных немати-чоских матриц при снижении температуры пороговые напряжения текстурного, холестерико - нематического и обратного немато - холес-торичичкого переходов, а также времена- включения и выключения XI№11 и константы упругости НХС. монотонно возрастают. В НХС на оеноье сидьноупорядочешюй матрицы эти параметры воз) отнют критически за счет критического возрастания корреляционных длин.

Практическая значимость работы.

Разработана методика определения констант упругости немато-холестерических смесей и поверхностных энергий из электрооптических измерений, которая позволяет просто и удовлетворительно определять влияние граничных условий на параметры устройств отображения информации на эффекте холестерико-нематического перехода.

Установлена взаимосвязь между структурными и упругими свойствами немато-холестерических смесей и параметрами холестерико -нематического перехода в широком интервале температур, что позволит создавать новые перспективные жидкокристаллические материалы с заданными свойствами для устройств отображения информации со стабильными параметрами в широком интервале температур. защиту выносятся:- •

I.Зависимость степени структурной упорядочения нематических матриц от концентрации цианобифенила в смеси носит немонотонный характер. Максимальную степень упорядочения имеет нематическая матрица, состоящая из смеси сильнополярного цианобифенила (30.Б %) ч слвбополярного азоксисоединения. В НХС на основе такой матрицы длина когерентности не зависит .от рода ОАД и, как следствие, закручивающая способность р и.критическое.напряжение холестерико-нематического перехода иоп не зависят от номера гомолога эфирен холестерина.

2. Зависимость закручивающей способности ОАД и пороговых электрических полей ХНФП от степени ' структурного упорядочения нематических матриц. В НХС на основе слабоупорядоченных немати -

. ческих матриц с добавкой одного эфира холестерина закручивающая способность и пороговые поля ХНФП уменьшаются по мере возрастания структурной упорядоченности матрицы. " В НХС на основе одной немятической матрицы ' с добавками различных эфиров холестерина закручивающая способность и пороговые поля ХНФП увеличиваются о уменьшением номера гомолога эф!фов холестерина.

3. Возтгкновение индуцированной смоктической фазы в смесях силыюполярных цианобифеналоБ со слабополярными азоксисочдин*.'

■ ниями (30.5 % циэнобифчнило) при температурах ниже 293 К , что приводит к аномальному возрастанию корреляционных длин, а так»« констант упругости НХС и пороговых полей ХНФП.

4. Различия в температурных зависимостях электгюоптич>.-оких, временных и физических параметров немато-холестерических смо х-й на основе сильно- и слабоупорядоченных нематических матриц. Б НХС

на основе слабоупорядочешшх нематических матриц при снижении температуры порогЪьие напряжения текстурного, холестерико-немати-ческого и обратного немато - холестерического переходов, а также времена включения и выключения ХНФП и константы упругости НХС монотонно возрастают. В НХС на основе сильноупорядоченной матрицы эти параметры возрастают критически за счет критического возрастания корреляционных длин.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на 2 Всесоюзной научно-технической конференции по функциональной оптоэлектронике (Винница, 1587 г.), на I и 2 Республиканских конференциях "Электрооптика Жига применение" (Баку, 1988 г., 1990 г.), на 6-ой Всесоюзной конференции "Жидкие кристаллы и их практическое использование" (Чернигов, 1988г.), на 12-ой Европейской кристаллографической конференции (Москва, 1983), на 8-ой Конференции социалистических стран по жидким кристаллам (Краков, 1989 г.), на 2-м Всесоюзном семинаре "Оптика жидких кристаллов" (Красноярск, 1990 г.), на Летней Европейской конференции по жидким кристаллам (Вильнюс, 1991 г.), на 4-ой Международной конференции по оггтике Ж (США, Орландо, 1991 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных еыводов и списке литературы. Общий объем работы - 149 страниц машинописного текста, включая 60 ри -сунков и 13 таблиц. Список литературы состоит из 94 наименований.

.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность' теш, сформулирована цель работы, научная новизна и практическая значимость, а также положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен аналитический обзор литературы по вопросам влияния температуры и электрического поля на структуру и НХС н параметры холестерико-нематического перехода. Показано, что ни одна из существующих теоретических моделей не позволяет поста-' точно точно предсказать величину шага спирали в НХС "ли его изменение с температурой ар/дт. без непосредственного измерения этих величин. . . ■

Для описания электрооптических параметров ХЙФП наиболее приемлемой является теоретическая модель, базирующаяся на определении пороговых полей ХНФП из свободных энергий различных состояний директора в процессе перехода, так как она позволяет наиболее просто и удовлетворительно определить влияние поверхности но пороговые поля ХНФП. :

Динамика ХНФП и -учет влияния температуры на параметры холес-терико - нематического перехода плохо поддаются математическому описанию из-за сложности происходящих физических проиесоз.

В конце глэеы сформулированы задачи диссертационной работы/ вытекающие из анализа литературных данных.

go второй главе приведены некоторые фмзико-химические параметры используемых в диссертационной работе жидких • кристаллов и их смесей, а также обсуждены экспериментальные методики, применяемые для исследования электрооптическйх, временных и диэлектрических свойств немато-холестери'ческих смесей и параметров холес-терико-нематического перехода.

Объектами исследования служили индуцированные холестеричес-кие мезофазы с большим шагом спиральной структуры и Де > о. В качестве тематических матриц исследуемых НХС использовались смеси силыюполярного цианобифеНилаЖК-839 (ЭДБ), который характеризуется большим значением диэлектрической анизотропии, со елэбопо-лярным ЖК-440 (азоксисоединения), имеющим широкий температурный интервал существования мезофазы и низкую вязкость."

Оптически активными добавками были.выбраны члены гомологического ряда эфиров холестерина одноосновных карбоновых кислот: холестерилпрогтионат (Х-10), холестерилундецилат (X-I8), холесте -рилмиристат (XI5) и холестерилпальмитат (Х-2).

Структурные особенности ЖК материалов исследовЕгны методом ИК-спектроскопии на спектрофотометре "Specord ÏK-75" и методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей о помощью установки КГМ-Т. • ' '

Математическая обработка всех экспериментальных результатов проводилась по специальной прогрзмме с использованием ЭВМ типа IBM PC/AT.

3 третьей главе изложены результаты экспериментальных исследований свойств индуцированных холестерических систем на основе нематяческих матриц, состоящих из смелей сильнополярных цианоби:»— нилов-со слабополярными азоксисоединениями в различных пропорци-

ях. Представлены результаты исследований электрооптических и временных параметров* холестерико-нематическогс перехода и структуры немато-холестерических смесей в широком интервале температур, а также описана методика определения констант упругости НХС и поверхностных энергий из электрооптических измерения.

Введение малого (до 2 вос.%) количества эфиров холестерина в нематическую матрицу - смесь сильно- и слабополярных соединений приводит к образованию спиральной структуры, величина шага спирали которой зависит от номера гомолога зфироь холестерина и структурного совершенства нематической матрицы. С увеличением номера гомолога эфкров холестерина в нематической матрице закручивающая способность уменьшается, т.е. пальмитат индуцирует спираль с большим шагом чем прогшонат. При введении одного эфира холестерина в различные нематические матрицы закручивающая способность увеличивается по мере уменьшения структурного упорядочения нематической матрицы.

В НХС на основе нематической матрицы НЖК-3, которая вклмчает 30.5 % цианобифенила и имеет наибольшую степень структурного совершенства, закручивающая способность не зависит от номера гомолога эфиров холестерина, т.е. равное количество разных эфиров 'холестерина индуцирует спиральную структуру с одинаковым шагом спиральной структуры (рис Л.).

Экспериментальные' исследования температурной зависимости шага спирали показали, что с увеличением температура равновесный шш1 спирали Ро практически не изменяется.

Из электрооптических параметров исследовались концентрационный и температурные зависимости величий Uo'o, tion, и Uno, которые являются соответственно пороговыми напряжениями текстурного, фазового холестерико-нематического и обратного немато-холестеричес-киго переходов.

Согласно используемой теоретической модели эти напряжения определяются как точки пересечения прямых на зависимости свободной энергии соответствующих состояний от 'электрического поля. Аналитические выражения для определения' пороговых, электрических полей в этом случае имеют вид:

г % г К22 Fen - Foo -.1/2 - г Я* (—) * (-) +---

1 Го ео*Ае d*eo»üe j

Рис Л. Концентрационная зависимость обратного шага спирали для НХС на основе нематической матрицы НЖК-3.

г Fee - PsoS 1/2

Ео'с = 2 К5* --(2)

L d«eo*ie J

Г X 2 Ро 2 4 Fsn -,1/2

Eno = [(—) »(4 КЗЗ - КЗЗ*—) / КЗЗ*5о*Де] + - (3)

1 Ро ' d , d*eo*ieJ

где К22, КЭЗ - константы упругости Франка;

Fso', Fso, Fsn - плотности поверхностной свободной энергии для планерного, конфокального и рематического состояния.

Экспериментальные исследования показали, что зависимость пороговых напряжений Uon и Uno от отношения d/Po, где d - толщина слоя ЖК, Ро- недеформированныйшаг спирали, носит линейный характер. Причем зависимость. Uon=f(d/Po) в области d/Po>l существенно отличается от этой же зависимости в области d/Po 1.

В области d/Po > 1 для всех исследованных ЖК материалов угол наклона прямых зависимостей Ucn=r(dPo) определяется константой упругости кручения К22 и увеличивается с уменьшением номера гомо-

лога эфира холестерина в конкретной нематической матрице.

В области с1/РЬ < 1 значения иоп не зависят от номера гомологов эфиров холестерина и угол наклона прямых остается постоянным (рис.2).

Таким образом в области Л/Гоо определенное влияние на параметры ХНП оказывают поверхностные условия, а при <1/Ро > 1 доминирующими становятся объемные свойства ЖК материала.

<1/Ро

Рис.2. Зависимость,порогового напряжения ХШ1 иоп от отношения а/Ро для НХС на основе нематической матслцы НЖК-3 • *■

Зависимости времени включения (чвкл) и времени выключения (авыкл) от отношения л/Ро являются квадратичными, причем зависимость твкл=-г(а/Ро) имеет минимум, который приходится на одну из точек а/Ро=0,5;. I; 2. В этих жэ точках зависимость твыкл=г(4/ро) имеет максимум. Таким образом, можно допустить,-' что зависимость временных параметров от отношения й/Ро имеет точку экстремума, которая приходится на одну из точек, кратных о.5*а/Ро.

Такой характер зависимостей объясняется, на наш взгляд, тем, что на временные пераметры ХШП влияют два конкурирующих I кторь-сцчпленив молекул с подлоккой л объемные свойства жидкого крис-

талла. При определенном соотношении толщины слоя ЖК d и шага индуцированной спирали Ро эти два фактора взаимокомпенсируются < в некоторых случаях стенки полностью раскручивают спираль) и мы получаем минимальное время включения ХНП и максимальное время выключения. .

Следующим этапом диссертационной работы ' было исследование влияния температуры на диэлектрические, . электрооптические,- временные и структурные параметры холестерико-нематического перехода и свойства немато-холестерических смесей.

Из диэлектрических..измерений установлено, что изменение процентного соотношения сильно- и слабополярных соединений практически не влияет на температурный интервал существования мезо-фазы нематических матриц. ' •

Исследования влияния' температуры' на . пороговые ■ напряжения холестерико-нематического перехода показали,1 что при снижении температуры пороговые напряжения IJo'o, Uon, Uno слабо возрастают или остаются постоянными в НХС на основе слабоупорядоченних мат- ' риц. В то же время в НХС на основе сильноупорядоченной матрицы (30.Б % цианобифенила) при снижении температуры ниже 293 К наблюдается критическое (в 2-3 раза) возрастание пороговых напряжений холестерико-нематического перехода(рйс.З). Такое поведение объясняется тем, что при низких температурах в' нематйческой матрице НЖК-3 начинают появляться зародыши индуцированной смектической мезофазы, которые оказывают существенное влияние на свойства1 НХС. и параметры ХНФП.

Температурные зависимости времен включения и выключения носят, как.правило, экспоненциальный .характер, что обусловлено, в ■ основном, уменьшением'вязкости Ш-материала с увеличением температуры. Установлено также, что. увеличение степени структурного упорядочения нематических матриц исследуемых НХС, приводит к увеличению ко»{фициентов экспонент, . т.е. температурные зависимости временных параметров становятся более крутыми.

Константы упругости 'ЖК-материала оказывают существенное влияние на электрооптические и временные параметры XJfHÍ. Кроме того в тонких слоях ЖК (сГРо)нельзя пренебрегать воздействием поверхности на параметры' ХНФП. Поэтому вполне естественно исследование этих воздействий и- установление корреляционной связи между особенностями компонентов НХС и ее упругими■свойствами.

с и

.1 10.011

о.оа 230.

N1.0-3

—) 3

ХЬ---->--------1--------12

^---а_>

Т , К

Рио.З. Температурные зависимости порогового напряжения исп для НХС на основе матрицы ШК-3 с добавкой холестерил-прогаюната с концентрациями:

I - 0.4 вес.Ж; 2 -'0.6 вес.%; 3 - 0.8 вне.Ж; 4 - I % .

Разработанная нами, методика позволяет с достаточной точностью определять константы упругости НХС (К2£, КЗЭ) к. поверхностные энергии, а также. их температурьте зависимости из электрооптических измерений.

Проведенные исследования показали,что в слабоупорядоченных НХС с понижением температуры константа упругости К22 возрастает, причем с возрастанием степени структурного совершенства немэти-ческой матрицы эта зависимость становится экспоненциальной. В Н5СС на основе наиболее упорядоченной нематической матрицы при уменьшении температуры . ниже 293 К наблюдается критическое возрастание константы упругости К22, что вызвано появлением при низких температурах флуктуаций смектичоского порядка (рис.4.).

В 1-!ХС на основе одной нематической матрицы с добавками различных эфиров холестерина, константы • упругости существенно отличаются, причем с. увеличением порядкового номера эмиров холестерина константы упругости возрастают. Для НХС на о^пове различных нвматическиж матриц с добавкой одного эфира холестерина

константа упругости больше в тех смесях, упорядоченная структура.

где образуется более

2ЪП.ОО

)

Т , К

Рис.4. Температурные зависимости константы упругости К22 для НХС на - :нов9 тематической матрицы ИЙК-3.

Поверхностная энергия оказывает существеннее влияние на параметры ХНФП в случае а/Ро<1. Плотность поверхностной свободной энергии с понижением температуры монотонно возрастает; с увеличением структурной упорядоченности НХС абсолютные значения плотности поверхностной энергии увеличиваются.

Проведенные исследования электрооптических, временных и других параметров ХНФП были бы не полными без исследования структурных параметров НХС, т. к. последние оказывают определяющее влияние на макропараметры смесей. Степень структурного совершенства исследуемых материалов определяли из угл <ой зависимости максимумов рассеяния рентгеновских лучей путем расчета продольной корреляционной длины, а оиенку межмолокулярнкх взаимодействий проводили из анализа Ш-спектров пропускания. ■

На рентгенограммах всех исследованных НХС имеется рефлекс н бидо "штриха", пересекпидего мериддан рентгенограммы, что "Говорит о том, что как матр«*цэм, так и смесям свойственна, прямая сибо-тактическвя структура.

.С изменением концентрации сильнополярного компонента в с.паг полярной матрице степень упорядочения смеси изменяется не монотонно: при концентрации 22.3 Ж сильнополярного цианоОифенила она имеет минимум.

Анализ зависимостей продольных корреляционных длин от те :ературы для всех исследованных матриц показывает, что с уменьшением температуры продольные корреляционные длины незначительно возрастают; резкое возрастание наблюдаем за 3-5 К до температуры перехода цианобифекилов в смектическую фазу , причем наиболее интенсивный рост происходит в матрицах с содержанием 30.4 % цианобифенила. Нь.людаемый рост.интенсивности рассеяния и ' коррупционных длин в смесях по мере понижения температуры связан с тенденцией системы к образованию' индуцированной смектической Фазы, которая возникает в смесях сильно- и слабополярных немати -ческих .жидких кристалл^, хотя экспериментально она не наблюда-. лась вплоть до комнатной температуры.

При введении добавок в нематическую матрицу Форма малоугло - . вого рентгеновского рефлекса не изменяется, т.е. по-прежнему име-нм штрих, пересекающий меридиан рентгенограммы. НХС свойственна прямая сиботактическая структура. Дифракционные профили при вве -д^нии добавки в матрицу претерпевают изменения. Это относится как к интенсивности рассеяния, так и к полуширине профиля. Причем для одной нематической матрицы интенсивность рассеяния и корреляционные длины возрастают с ростом порядкового номера эфира холестерина . С увеличением концентрации холестерика в НХС корреляционные длины остаются постоянными.

Увеличоние интенсивности некоторых линий в колебательном спектре немэтнческих матриц (по сравнению со спектрами их компонентов) и их уширение свидетельствуют о том, что в смесях сильно--и слабополярннх соединений образуются молекулярные ассоциаты, х?гя характер •мижмолекулярного взаимодействия не изменяется. Введение холеслерич^ской добавки в нематическую матрицу приводит к увеличение интегральной интенсивности поглощения, что свидетельствует об увеличении плотности упаковки молекул.

Четвертая глава диссертации посвящена установлению корреляции между электрсоптическими параметрами холестерико-нематическо-го перехода, константами упругости НХС и структурными особенностями иематичеоких матриц - смесей сильно- и с.пубополярных жиль их кристаллов.. _ • : ■ .

По своему строению Ш вещества, используемые в качестве нематических матриц, являются смесями классических и синтактических нематиков. Образованные матрицы и немато-холестерическиа смеси имеют нормальную сиботактаческую структуру, что подтверждается фоторентгенограммами исследуемых материалов, на которых имеется рефлекс в виде меридионального "штриха".

Анализ максимумов рассеянной интенсивности рентгеновских лучей показывает, что в смесях сильно- и с..обополярных нематичес-ких соединений образуются• межмолекулярные ассоциаты, которые определяют степень структурного совершенства нематических матриц исследуемых НХС и влияют на электрооптические параметры ХНФП и упругие свойства КХС.

Имеющиеся данные элэктрооптичвсккх измерений позволяют установить взаимосвязь между степенью структурного совершенства нем? тических матриц исследуемых НХС и параметрами ХНФП (ß, Uon, К22).

В результате проведенных исследований установлено, что увеличение степени структурного совершенства нематической матрицы приводит к уменьшению закручивающей способное™ (3 и порогового напряжения ХНФП 'Jen. При введении разных эфиров . холестерина в одну нематическую матрицу структурная' упорядоченность увеличивается с увеличением номера гомолога эфиров холестерина, что приводит к уменьшению закручивающей способности и порогового т. ряжения. Введение холестерической добавки в сильно упорядоченную матрицу пе приводит к изменении степени структурного совершенства и, как следствие, закручиваемая способность и пороговой напряжение не зависит от номера гомолога эфиров холестерина.

Исследование температурных зависимостей структурных и упругих параметров НХС показали, что с понижением температуры продольные корреляционные длины монотонно возрастают; константы упругости' с.понижением температуры возрастают экспоненциально, причем коэффициенты экспоненты увеличиваются с увеличением степени структурного совершенства НХС.

При снижении температуры ниже 293 К в IIXC на основе сильно упорядочено^ нематической матрицы наблюдается критическое возрастание корреляционных длин и констант упругости (рис.5.). Физическая природа этих явлений имеет одну и ту же причину. Так как в НХС на основе сильно упорядоченной матрицы при низких температурах возникает индуцированная емектическая фаза, то такой рос? связан с возрастанием ролл флуктуация смектического параметра

пс^лдко [го мере приближения к точке фазового перехода нематик -омектик. Так константа упругости К22 = К22н+ К22снаряду о собственно нематическим членом К22нсодериит слагаемое, обусловленное емектическими флуктуациями, К22с~ £где - продольная корреляционная длина.

Рис.Б. Корреляция структурных параметров с константой упругости К22 & широком интервале температур.•

В заключении приведены основные выводы и список использо^-вашгой литература.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

I.Концентрационная зависимость корреляционных длин в нема -тических. матрицах смесях силыюполярных цианобифенилов ШС-339) и слябсполлрных азоксисоединений ( Ж-440 ) носит немонотонный характер. При концентрации 22.3 * цианобл.^нила ь смеси имеет минимум, который соответствует минимальному числу лимеров в сое -та»» сме:л. Как матрицам, так и НХС свойственна прямая сибо тактическая структура.

?,. В составе нематическсй матрицы, имеющей максимальную степень упорядочения (30.Ъ% цианобифенила) преобладают димеры /.'¡ляр-ной компоненты, аффективная длина которых значительно превышает-э-ЭДективную длину молекул эфире в холестерина. В НХС на сенш ■) такой матрицы продольная корреляционная длина не зависит от рода холестерической добавки и, как следствие, закручивающая способ -Ность ß и критическое напрякение холестерико-нематического перехода Von не зависят от номера гомолога эфирна холестерина.

3. Для НХС на основе сильно упорядоченной нематической матрицы при температурах ниже 293 К наблюдается резкое возрастете корреляционных длин, что связано с возникновением смектогешюсти. Это приводит к резкому возрастанию критичесгсих напряжений ХНФП.

4. В НХС на основе различных нематических матриц с ■ добавкой одного эфира холестерина наблюдается увеличение закручивающей способности по мере уменьшения' структурной . упорядоченности матрицы, тек как с уменьшением структурной упорядоченности эффективная длина молекул матрицы уменшается и становится соизмеримой с эффективной длиной молекул эфира холестерине. .

5.Уменьшение несоразмерности эффективных длин молекул нема -тической матрицы и оптически активной добавки в НХС на основе одной нематической матрицы с добавками различных эфиров холестерина пр'/водит к тому, что закручивающая способность увеличивает ;я с уменьшением номера гомолога эфиров холестерина.

6. В исследованном интервале концентраций (0.2 ... Z вес. '£} величины пороговых напряжений текстурного, фазового холестерико -нематического. и обратного немато - холестерического переходов являются линейной Функцией параметра d/Po. Угол наклона зависимостей определяется значениями .упругих постоянных НХС. В области j/?o<i пороговые напряжения не зависят от рода ОАД и угол наклона прямых остается постоянным.

7. Для всех исследованных НХС зависимости времен включения и выключения от отношения d/PO имеют квадрвтический характер, причем точна экстремума приходится нй одну из точек, кратных 0.5*d/?o.

8. Зависимость временных параметров 31ФП от тошературы являются экспоненциальными для всех исследованных КХС. С увеличением степени структурной упорядоченности нематической матрицы крутизна заипсимооти увеличивается.

9. Константа упругости кручения К22 с уменьшением темпера -тури монотонно возрастает. В НХС на основе сильно упорядоченной тематической матрица наблюдается резкое увеличение К22 при снижении температуры ниже 293 К за счет критического возрастания продольной корреляционной длины.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Готра З.Ю., Микитюк З.М.. Медьеи Д., Заремба П.Е. Оптимизации параметров холестерико-нематического перехода с целью обеспечения р&бочкх характер -тик модулятора света // Материалы 2-ой Всвоо ной научно-технической конференции по функциональной опто-глектронике.- Винница,- 1987,- с.453' - 459...

2. Микитюк З.М., Заремба П.Е. Микроскопическая сила кручения холеотерюсн ь разбавлен!' х растворах нематических матриц // Тезисы республиканской конференции "Электрооптика ЖК и их применений".- Баку.- 1988.- с.26.

3. Микитюк З.М., Медьеи Д., Заремба П.Е. Оптимизация электро оптических параметров холестерико-нематического перехода -'/ Деп. в /крЯНИНТИ 11.05.1968.- П85-Ук88.- с.1 - 6.

4. Микитюк З.М.. Заремба П.Е.. Медьеи Я., Фечан A.B. Метод определения критического магнитного поля раскрутки спирали в н>шьт.) -холеотеричйских смесях // Деп. в УкрНШНТИ 29.06.1988.-1673-VKi5fi.- с Л - 5.

Микитюк З.М., Медьеи Д., Заремба U.E. Корреляция структуры и филаческих ctoätoiB немато-хадкс«ричвоких смесей // Тяйисы 6-ой Rv-еоюзиой конференции "ЖК и их практическое испольторпние"-'Ьрниг.л .- 1988.- ч.ЗОО.

6. Микиток З.М., Зарнмбй П.Е. Динамика - холил нрпко-н^мати-ч-джого прихода ь жидкокристаллических смесях // Тезисы 6 - ой Itvr-iiriiU'ü кон{-р"И'ШИ " «К я их практичною.»:* использование ". Чернигов.- i9?C. 0.164.

7. Заремба П.Е.', Уроан P.E. Низкочастотный.модулятор iaivp-wa"> излучения видимого диапазона /У Ингорчаиа-.лный листок о н*учно• -техническом достижении.- Льв.-в.- Г989.- а 89-on.T'F.

• 8. Гогра З.В., Микитюк З.М.. Заремба П.Е. К^нш'нтрищышня 3;jbncvLMocTt- мдаляциошшх длин в немаго-Аол<гст»рич«оких смесях// То;«с» 12 Еьроаейскс-й кристаллографической конференции.- Москва. -Ii«?.- о.ЗЗЦ. ' .

9. tiikityuk Z.M., Pavljak M.O., Zaremba P.O. Correlation of structural and elasticity properties of nematio - oholesleric mixtures // Abstracts the 8-th Liquid Cry.' .al Conference of Socialist Countries.- Poland.- Krakow.- 1989.- B46.

10 Готра З.Ю., Микиткк 3.M., Заремба П.Е., Гресько Л.Я. Температурная зависимость величины петли полевого гистерезиса в немото холестерических смесях // Тезисы 2-го Всесоюзного семинара "Оптика жидких кристаллов".- Красноярск.- 1990.- c.vui-15.

11. Гетра З.Ю., Заремба П.Е., Гресько Л.Я. и -др.Определение температурной зависимости кснстантн кручения и поверхности Я энергии из .электрооптических измерений //' Материалы 2-ой Республиканской конференции "ЖК и их применение".- Баку.- 1930.-С,ol> - 34.

12. Мпкитюх З.М., Заремба П.Е.; Мурахевнч А. А. и др. Температурная зависимость структурных и электрооптических параметров немато-холестерических смесей // Материалы 2-ой Республиканской конференции " Ж и их применение " .- Баку .- I9S0 .- с.35 - 36.

13.Mikltyuk Z.W., Zaremba P.O., Murakhevioh A.A., Laoik L.Z. Correlation of structural parameter* of nematio-ohul^nterio mixtures and step of induced spiral // Abs. Summer European Liquid Crystal Conference.- Vilnius.- 1991.- Г.16З.

14. Gotra Z.lfu., Mlkityuk 2.M., Zareinba P.O., F«r.-han A.v. To the analysis of choleBteric-nerr.atio transition -;r it leal ft«3d temperature dependence // Abs. Sumner European Liquid Crystal Conference.- Vilnius.- 199'.- p.162.

15. Gotra Z-.Yu. , Mikityuk Z.M., Megyei О.У. , Zaremba P.O. Field hysteresis of the cholesteric-nematio pH&tse transition // Liquid Crystals.- 1991.- v.9.- Л б.- р.89Э - ВДВ.

16. Mikityuk Z.M., Zaremba ¿'.0., Murakhevioh A.A. Anomalies in temperature dependence of ele-ctrooptical and structural parameters of nematio - cholesteric mixtures based on emeotohenie matrix // Aba. of IV International Topical Meeting on Optics of Liquid Crystals.- USA.- Orlando.- 1990.- p.118.

17. Gotra Z.Yu., Zaremba P.O., Murakhevioh A.A. To the ana.-lyeie of structural arid eleotrooptical parameters of neir.atio-cho-1 enteric mixtures /' Abu. of IV International Topical Meeting on Optics of IiiCrystal*.- USA.- Orlando.- 1990.- pJ4. .