Микрополосковые резонаторы и их применение для исследований диэлектрических свойств жидких кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

Дрокин Николай Александрович

М ИКРОПОЛ ОС КОВЫ К РЕЗОНАТОРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ

01 04 01 - Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени поктора физико-матемагических наук

ООЗ178035

Красноярск - 2007

003178035

Работа выполнена в Институте физики им Л В Киренского СО РАН

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор Беляев Б А

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Найден Е П

доктор физико-математических наук, профессор Подопригора В. Г

доктор физико-математических наук, профессор Слабко В В

Ведущая организация:

Томский государственный университет

Защита состоится " & " февраля 2008 г в 14 30 часов на заседании диссертационного совета Д 003.005 01 в Институте Физики им Л В Киренского СО РАН по адрес> 660036, г Красноярск, Академгородок 50, Институт физики

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики им Л В Киренского СО РАН

Автореферат разослан " декабря 2007 г

Ученый секретарь // /

диссертационного совета Д 003 005 01 '/s^h

доктор физико-математических наук / / Втторин А Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы определяется необходимостью измерений комплексной диэлектрической проницаемости (ДП) жидких кристаллов (ЖК) для решения как фундаментальных, так и прикладных задач в различных областях физики и техники Для обеспечения гарантированной точноеги и достоверности определения электрофизических характеристик, требуется соответствующая инструментальная база, учитывающая специфические особенности диагностируемых материалов Это заставляет критически взглянуть на многие, ставшие уже классическими, методы измерений диэлектрических характеристик на основе коаксиальных или водноводных линий передач и обратиться к еще мало изученным, но уже положительно зарекомендовавшим себя устройствам на основе микрополосковой техники Основное достоинство микроиолосковых устройств - их миниатюрность и, как следствие, высокая чувствительность, а также простота в изготовлении, гибкие функциональные возможности и разнообразие конструкторских решений Разработка и применение микроиолосковых измерительных устройств может рассматриваться как новое дополнение к волноводным методам диэлькомет-рии, призванное лучше освоить наиболее трудный для диэлектрических измерений децимегровый диапазон длин волн

В го же время для детального изучения ЖК требуется определенная методическая и методологическая деятельность, необходимая для анализа и понимания полученных результатов На данном этапе главный акцент исследований ЖК переместился в область более глубокого изучения молекулярных механизмов формирования жидкокристаллических структур, «.оторые определяются химическим строением молекулярного остова, полярными группами и гибкими алкильнычи цепями Естественно, что такие многоатомные мезогенные молекулы имеют большое число степеней свободы вращательных и трансляционных движений, которые определяют равновесную конформацию, а вместе с ней форму и физические свойства жидких кристаллов Это, в свою очередь, приводит к «размытию» частотных диэлектрических спектров, что существенно затрудняет их анализ и установление связи между измеряемыми макроскопическими свойствами мезофаз и такими микроскопическими характеристиками, как времена диэлектрической релаксации молекул Хорошо известно, что «размытые» диэлекфические спектры наилучшим образом описываются с помощью функции непрерывного распределения времен релаксации (ФРВР) Построить микроскопическую модель сложных молекулярных релаксационных движений удается лишь в исключительных случаях, поэтому в мировой практике особую актуальность приобретают разрабатываемые в настоящее время численные методы восстановления ФРВР непосредственно из экспериментально измеряемых лис-

персионных спектров Развитие и совершенствование этих методов может обеспечить более совершенный анализ диэлектрических спектров и лучшее понимание процессов диэлектрической релаксации и молекулярной динамики ЖК Учитывая тот факт, что жидкие кристаллы - это большой, постоянно увеличивающийся класс соединений, разработка новых диэлектрических методов их диагностики на основе микрополосковой техники и исследование их диэлектрических свойств в СВЧ диапазоне являются важными и актуальными задачами

Состояние вопроса к началу исследований по теме диссертации.

Жидкий кристалл - это совершенно новый объект исследований, методика диэлектрических измерений которого начала развиваться на рубеже 7080-х годов На начальном этапе большинство исследователей ограничивались определением диэлектрических характеристик ЖК в области радиочастот от 0 до 30 МГц В то же время важность и актуальность диэлектрических исследований ЖК в СВЧ-области совершенно очевидна, особенно в наиболее трудном для эксперимента дециметровом диапазоне длин волн, где проявляется дисперсия ДП, выявляются специфические резонансные и релаксационные явления для большинства ЖК Как показали предварительные измерения дисперсии некоторых ЖК, проведенные лишь на нескольких фиксированных частотах, диэлектрические спектры зачастую не подчиняются классической дебаевской зависимости с одним временем релаксации Такие «размытые» диэлектрические спектры анализировались, как правило, графическим методом «Коула-Кола», в котором взаимосвязанные компоненты с"(со) и е'(<а) аппроксимировались подходящим числом независимых релаксационных процессов с определенными временами релаксации Однако данные различных авторов зачастую не совпадали Это явилось одной из причин постановки данной работы по поиску и созданию новых высокочувствительных ди-элькометрических устройств на основе микрополосковой техники для измерения диэлектрических свойств жидких кристаллов

Целью и основными задачами настоящей работы являются

• Разработка и применение СВЧ-датчиков на основе микрополосковых резонаторов для диэлектрических измерений ЖК в широком диапазоне час-тог (0,1-9 ГГц), температур (0-90°С), внешних электрических (и = 0 - 100 В) и магнитных (Н = 0 -- 3000 Э) полей

• Развитие новых численных методов и подходов для анализа диэлектрических спектров с целью установления связи измеряемых макроскопических диэлектрических характеристик с молекулярной структурой и молекулярной динамикой различных групп тематических ЖК

В процессе выполнения работы ставились и решались следующие основные задачи

1 Поиск новых технических решений, направленных на создание специализированных диэлькометрических устройств на основе микополосковои техники, служащих для измерений комплексной диэлектрической проницаемое™ малых объемов (~ 5x5x0, ] мм") жидких кристаллов и дру] их веществ

2 Разработка новых методов и способов диэлектрических измерений как малых (s ~ 2 - 3), так и больших (е ~ 10 - 80) величин диэлектрической проницаемости анизотропных сред, основанных на испочьзовании неэквидистантного спектра собственных частот измерительных резонаторов и полюса затухания микрополосковых датчиков

3 Исследование высокочастотной действительной и мнимой компонент ДП нематических ЖК класса алкилцианобифенилов, оксицианобифенилов, составов с различной длиной подвижных алкильных групп, структурой молекулярного остова, типом жидкокристаллического упорядочения, величиной и знаком диэлектрической анизотропии с целью тестирования качества работы измерительных устройств и получения новой информации о диэлектрических свойствах ЖК

4 Развитие методов анализа спектров ДП веществ для определения ФРВР из экспериментально измеренных диэлектрических спектров ЖК для установления связи между макроскопически измеряемыми величинами и молекулярными временами релаксации

5 С помощью специально разработанных микрополосковых датчиков исследовать диэлектрические свойства новых композитных материалов - биополимеров из класса полиоксибутиратов и их смесей с ЖК, а также цилиндрических пористых сред с ЖК

Научная ценноегь и новизна работы.

1 Развита концепция создания перестраиваемых по частоте миниатюрных, высокочувствительных СВЧ-микрополосковых резонансных датчиков для измерения диэлектрической проницаемости ЖК и других веществ, связанная с использованием сосредоточенной емкостной ячейки, являющейся системным элементом микрополоскового резонансного контура Преимущества таких датчиков по сравнению с традиционными коаксиальными или волно-водными резонаторами определяются простотой их изготовления, а их миниатюрность и высокая чувствительность (As/s = 10"2 - 10"J) позволяет работать с малым объемом ЖК (минимальный объем ~ 5x5x0,1 мм3)

2 Указаны пути видоизменения функциональных возможностей микрополосковых датчиков и способов включения сосредоточенных емкостных и индуктивных элементов в микрополосковый контур на собственных резонансных частотах которого проводятся диэлектрические измерения

3 Для непрерывных во времени измерений электрополевых температурных и других зависимостей диэлектрической проницаемости веществ, пред-

ложена и реализована конструкция автогенераторного датчика на основе кольцевою микрополоскового резонатора

4 Показаны уникальные возможности измерительных устройств на основе нерегулярных микрополосковых резонаторов Основным достоинством таких датчиков является более высокая чувствительность (Де/с = 1С"1 - 10"4) и возможность одновременно измерять как малые, так и большие значения диэлектрических констант (е = 2 - 80)

5 Впервые предложены датчики для диэлектрических измерений веществ с помощью многомодовых микрополосковых резонаторов в диапазоне частот 3 - 9ГГц Перекрыть такой широкий диапазон частот оказалось возможным благодаря применению индуктивно-емкостной связи резонатора с внешними линиями передач

6 Для целого ряда жидкокристаллических веществ определены времена релаксации и выявлена их связь с химической структурой жесткого остова молекул, длиной подвижных алкильных групп, величиной и знаком диэлектрической анизотропии и типом жидкокристаллического упорядочения

7 В работе показано, что дисперсионные спектры перпендикулярной компоненты диэлектрической проницаемости ЖК формируются сложными молекулярными и внутримолекулярными процессами релаксации и могут хорошо описываться интегральным уравнением Дебая с некоторыми аналитически заданными ФРВР в определенном временном интервале

8 Разработаны численные алгоритмы, позволяющие восстанавливать спектр времен релаксации непосредственно из экспериментально измеренных частотных зависимостей действительной и мнимой компонент диэлектрической проницаемости ЖК Это позволило идентифицировать времена релаксации вращательных движений молекул как целого и выявить временную область резонансных т ~ 10"8 с и внутримолекулярных т < 10"ш с процессов релаксации

9 Разработаны специальные микрополосковые резонаторы и методы для определения диэлектрической проницаемости биополимеров, композитных материалов на их основе и пористых сред, заполненных ЖК Показано, что температурные, концентрационные и другие зависимости диэлектрической проницаемости растворов биополимеров с неполярными растворителями или жидкими кристаллами связаны с особенностями индуцированной поляризации макромолекул за счет изгиба цепей Предложена простая методика определения диэлектрических характеристик ЖК в пористых средах

Практическая значимость работы

Предложенные в диссертации конструкции микрополосковых СВЧ -устройств для измерений ДП жидких кристаллов и других веществ существенно расширяют арсенал основных методов исследования материалов и

способствуют развитию диэлектрических измерений в наиболее трудном дециме гровом диапазоне длин волн Наиболее значимые результаты работы следующие

1 Разработаны высокочувствительные микрополосковые датчики для измерения комплексной диэлектрической проницаемости ЖК, которые позволяют проводить электрополевые, температурные, частотные, релаксационные и другие исследования малых объемов (~ 5x5x0 1 мм3) жидкокристаллических и других веществ, что весьма существенно при разработке и тестировании новых дорогостоящих материалов

2 Найдены ишересные для практики новые схемотехнические решения для увеличения чувствительности измерительных микрополосковыч устройств и способы перестройки их собственных резонансных частот

3 Практическое значение работы состоит, прежде всего, в показанных преимуществах микрополосковых устройств по сравнению с коаксиальными и волноводными конструкциями Микрополосковые резонансные системы отличаются а) повышенной степенью интеграции, компактностью, технологичностью, удобством работы и надежностью б) возможностью размещаться в миниатюрных термостатах и в узких зазорах, например электромагнита, необходимого для получения заданной ориентации молекул относительно СВЧ-этектрического поля в) хорошими функциональными возможностями за счег создания гибридных коаксиально - микрополосковых систем с сосредоточенными и распределенными элементами г) простотой и удобством создания авгогенераторных измерительных устройств

4 Проведены демонстрационные измерения диэлекгрических спектров ряда ЖК веществ и показано их соответствие с некоторыми ранее измеренными спектрами Подтверждены и детально исследованы наблюдаемые в диэлектрических спектрах особенности в области частот ~300 МГц и выше Продемонстрирована возможность применения микрополосковой техники для изучения биополимеров и пористых сред

5 Созданы практические методы, алгоритмы и тексты компьютерных программ для анализа «размытых» диэлектрических спектров веществ Определены характерные ФРВР для ряда ЖК и показана перспективность такого аналитического подхода к изучению процессов релаксации и молекулярной динамики веществ

Достоверность результатов

Сопоставление полученных в данной работе диэлектрических спектров некоторых ЖК с ранее измеренными значениями ДП на отдельных частотах СВЧ-диапазонат показало их хорошее совпадение Это дает основание рекомендовать использование предложенных микрополосковых датчиков для исследовательских целей Достоверность получаемых результатов подтверждается также и тем, что при частотных измерениях ДП жидких кристаллов

микрополосковыми датчиками были выявлены и исследованы даже слабо выраженные особенности резонансного типа в области дисперсии вблизи частоты ~ 300 МГц и выше О таких особенностях сообщалось, например, при измерениях диэлектрической дисперсии ЖК с помощью время-импульсной спектроскопии Такой же уровень достоверности существует и для численных методов определения времен релаксации В частности, получаемые величины времен ориентационной релаксации молекул не противоречат более ранним результатам исследований и существующим теоретическим представлениям о механизмах диэлектрической релаксации ЖК

Научные положения выдвигаемые на защиту.

1 Схемотехнические решения микрополосковых устройств для диэлько-мегрических измерений ЖК, позволяющие учитывать их специфику и определять диэлектрические характеристики однородно упорядоченных жидкокристаллических мезофаз с точностью не хуже As/s = ± 0,005, а тангенс угла диэлектрических потерь ± 0,01

2 Способы дискретной и непрерывной перестройки частоты измерительных датчиков с малым шагом (~ 20 - 50 Мгц) в диапазоне частот от 50 до 1500 МГц с помощью сменных микрополосковых вставок, а также сосредоточенных индуктивных и емкостных элементов, в том числе и варакторов

3 Новые концепции создания измерительных датчиков на основе нерегулярных микрополосковых резонаторов с неэквидистантным спектром собственных резонансных частот для повышения чувствительности датчиков и возможности измерять как малые (с ~ 2 - 3), так и большие (б ~ 20 - 80) величины диэлектрической проницаемости

л Автогенераторную схему диэчькометрического датчика на основе кольцевого микрополоскового резонатора и возможности ее применения для решения широкого круга исследовательских задач

5 Существование мелкомасштабных осцилляций резонансного типа вблизи 300 МГц, которые накладываются на релаксационную область дисперсии Установлено их влияние на эффект смены знака диэлектрической анизотропии в области релаксации

6 Методику и алгоритмы определения важнейшей диэлектрической характеристики исследуемых образцов - функции распределения времени релаксации непосредственно из эксперимента Впервые получен немонотонный вид ФРВР, максимумы которой указывают на существование характерных для исследуемых ЖК релаксационных процессов

7 Результаты анализа влияния изменении в молекулярной структуре жесткого остова молекул, а также изменения длины подвижных алкильных групп на времена релаксации и вид ФРВР для продольной и перпендикулярной компоненты диэлектрической проницаемости

8 Установленная закономерность того, что размытие дисперсионного спектра перпендикулярной компоненты ЖК с короткими «хвостовыми» ме-тиленовыми группами (число атомов углерода п ~ 3) обусловлено дв>мя или тремя независимыми временами релаксации Для жидкокристаллических соединений с более длинными алкильными группами диэлектрический спектр должен описываться с помощью ФРВР

9 Методические разработки калибровка датчиков, двухчастотные методы измерений времени дебаевской релаксации, метод диэлектрических измерений на частоте полюса затухания, способы измерений диэлектрической проницаемости пористых матриц с ЖК, методы и алгоритмы для численного анализа диэлектрических спектров

Реализация результатов работы

Создан комплекс высокочувствительных диэлектрометрических устройств на основе микрополосковых резонаторов, работающий в широком диапазоне частот от 50 до 9000 МГц Результаты диссертационной работы нашли практическое применение для измерений диэлектрических характеристик жидкокристаллических материалов, используемых при создании СВЧ устройств в рамках научно-исследовательских и прикладных программ (научно-исследовательская программа 2 12 3 фотоннокристаллические материалы и устройства для оптоэлектроники, СВЧ-техники и нанофотоники)

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях «Спутниковые системы связи и навигации» (Красноярск, 1998 ), Всероссийская научно - практическая конференция «Решетневские чтения» (Красноярск, 1998г), Всероссийской с международным участием конференции «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 1998г), International conference on Actual problems of electronic instrument engineering proceedings, (Novosibirsk, 1999) XIII Conference on Liquid Crystals (Krynica, Poland, 1999r) 18th International Liquid Crystal Conference (Sendai, Japan, 2000) 6th European Conference on Liquid Crystals, (Halle, Germany, 2001) International Conference "Functional Materials', (Crimea, Ukraine, 2001) Международная конференция «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред», (Барнаул, 2001) Conference on Liquid Ciystals (Zakopane, Poland, 2001, 2003) Всероссийская конференция молодых ученых и студентов посвященной 110-й г дня Радио) Крас-ноярск-2005 Международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Новосибирск, АПОП-1998, 2002, 2004,

2006) Международная конференция «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии», (Севастополь, 1998, 1999, 2000 2001 2003 2005, 2006,

2007). приглашенный доклад на Международную научно-практическую конференцию «Актуальные проблемы радиофизики» (Четвертые ставеровские чтения) Красноярск 2006 (Томск 2006) Международная конференция

«Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Крым, Алушта Украина 2006), Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием (2006 Красноярск)

Публикации.

Всего автором опубликовано 123 печатных работ Основные результаты диссертации изложены в 55 работах, 25 из которых опубликованы в центральных и зарубежных журналах (ЖТФ, Письма в ЖЭТФ, Ф1Т, Доклады АН, Mol Crystal Liquid Crystal) Получено авторское свидетельство на полезную модель и два патента России на изобретения

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы Работа изложена на 304 страницах машинописного текста, иллюстрирована 121 рисунками, содержит 5 таблиц Список цитируемой литературы содержит 263 наименований на 27 страницах

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследований, показана научная новизна, практическая значимость и достоверность результатов Перечислены основные положения, выдвигаемые на защиту, приведены сведения об апробации материалов диссертации

Первая глава содержит обзор известных на сегодняшний день схем и устройств на основе микрополосковых линий передач для измерений электромагнитных свойств материалов в области сверхвысоких частот В обзор включен раздел, посвященный объектам исследований, а именно описана структура и физические свойства исследуемых жидких кристаллов, Рассмотрены особенности жидкокристаллического упорядочения мезофаз и природа диэлектрической анизотропии Приведены необходимые сведения о диэлектрических характеристиках ЖК и способах анализа и интерпретации получаемых экспериментально диэлектрических спектров В начале главы выделены проблемы, с которыми сталкиваются исследователи диэлектрических свойств веществ В первую очередь, это наличие «неудобных» участков частотного диапазона на стыке метрового и дециметрового диапазона длин волн (0,1 - 1 °ГГц) Одним из возможных путей освоения этого диапазона является создание измерительных устройств на основе микрополосковых структур [1,2] В обзорной главе обсуждается и такая важнейшая задача диэлькомет-рии, как применение подходящих методов для анализа диэлектрических спектров с целью определения взаимосвязи макроскопически измеряемых характеристик с характерными временами релаксации молекул и внутримолекулярных фрагментов Важно отметить, что на данном этапе многие диэлектрические свойства жидких кристаллов объясняются в рамках теории

Дебая [3], которая для ЖК видоизменена с учетом анизотропии поляризуемости молекул и упорядочения мезофаз [4, 5] Однако при измерениях ДП зачастую приходится сталкиваться с сильным «размытием» диэлектрического спектра, которое затрудняет определение характерных времен релаксации [6] В связи с этим представляет интерес подход, связанный с анализом таких спекгров с помощью функции распределения времен релаксации (ФРВР) [7, 8]

Во второй гпаве формулируются требования, предъявляемые к микро-полосковым устройствам для измерений электромагнитных характеристик жидкокристаллических мезофаз в СВЧ-области Особое внимание уделяется конструкции измерительной ячейки, в которую непосредственно помещается образец для диэлектрических измерений Ячейка представляет собой заполняемую жидким кристаллом емкость, которая является системным элементом того или иного микрополоскового колебательного контура При этом к ячейке предъявлялся целый ряд специфических требований Наиболее подходящей ячейкой может выступать простая сосредоточенная емкость, состоящая из небольших ~ 5 х 5 мм2 (по сравнению с размерами резонатора) металлических плоскопараллельных пластин с зазором между пластинами ~ 0,1 мм Эта емкость должна подключаться, например, в разрыв полосково-го проводника или другим способом так, чтобы между пластинами существовала разность потенциалов СВЧ-электрического поля В таких ячейках соответствующей обработкой поверхностей электродов можно создавать заданную однородную ориентацию «директора» относительно СВЧ-поля и менять ее с помощью внешних электрических или магнитных полей Это обеспечивает возможность измерений как продольной (ец) (СВЧ-электрическое поле параллельно осям молекул), так и поперечной (бх) компонент диэлектрической проницаемости нематических мезофаз

Как показали исследования, наиболее подходящая по чувствительности и удобная в работе конструкция датчика для диэлектрических измерений ЖК может быть реализована на основе микрополоскового резонатора «кольцевого типа» На рис 1 а, полосковая линия свернута в виде прямоугольника «кольца» Образец ЖК заливался в зазор между обкладками плоского конденсатора 3, припаянными к концам полоски резонатора В качестве подложки датчика / использовалась пластина из поликора (е = 9,8) толщиной к ~ 1 мм В конструкции была предусмотрена возможность подачи на пластины ячейки электрического поля через сопротивления и /?2, которое ориентирует длинные оси молекул ЖК в ячейке Емкость С = 100 пф шунтирует резонансный контур по переменному току

На рис 1 б показан другой вариант кольцевого датчика, в котором мик-рополосковые линии 1 припаяны друг к другу экранами через металлическую вставку 2 толщиной 0.1 мм

Рис. 1. Микрополосковые датчики кольцевого типа.

Металлизация в верхней части пластан удалена. Такой вариант датчика исключает контакт ЖК с металлической поверхностью. На рис.1 с показан полностью плоскостной вариант датчика со встречно штыревой структурой измерительной ячейки. Все эти конструкции являются полуволновыми резонаторами, поэтому при возбуждении первой моды колебаний на пластинах измерительной емкости имеется разность потенциалов СВЧ-электрического напряжения разной полярности.

Как и для любой резонансной методики, процесс измерения действительной и мнимой компонент диэлектрической проницаемости заключается в определении сдвига резонансной частоты и изменения добротности колебательного контура с исследуемым образцом относительно пустого. Оценки чувствительности такого типа датчиков показали, что при работе с ЖК объемом ~ 5x5x0,1 мм'' точность определения действительной компонента диэлектрической проницаемости оказывается не хуже чем Де/8=~- + 10"2, а тангенс угла диэлектрических потерь ±0,01. С помощью таких датчиков исследовались особенности переориентации дипольных моментов молекул в постоянных и медленно меняющихся электрических и магнитных полях. Определялись поля Фредерикса и было установлено, что направление «директора» в используемой ячейке самопроизвольно устанавливается параллельно поверхности измерительных пластин.

Описанные выше микрополосковые датчики удобно использовать в качестве задающего контура в транзисторном генераторе, работающем в авто-динном режиме. При этом действительная компонента диэлектрической проницаемости образца определяется по частоте генерации, а мнимая - по амплитуде. Такое устройство позволяет вести непрерывные измерения быстро-протекающих во времени релаксационных процессов переориентации молекул, определять температурные диэлектрические характеристики ЖК в области фазовых переходов и т.д.

В третьей главе описываются конструкции и принципы работы диэль-кометрических датчиков на основе нерегулярных микрополосковых резонаторов. Рассматриваются способы управления неэквидистантным спектром резонансных частот датчиков для реализации специфических методов измерений диэлектрических характеристик с требуемой точностью. Подробно изучены конструкции замкнутых неоднородных кольцевыл микрополосковых резонаторов.

Первые исследования нерегулярных электродинамических линий передач были проведены в конце 70-х годов М. МакшкЛо и Б. УатаэЫ^ [9]. Позже эти исследования были перенесены на нерегулярные микрополоско-вые резонаторы, которые показали, что такие структуры имеют неэквидистантный спектр резонансных частот. При этом, изменяя форму полосковых проводников можно как сближать, так и отодвигать друг от друга частоты соседних резонансов. Эта особенность нерегулярных структур положена в основу создания диэлькометрического датчика, общий вид которого и его АЧХ приведены на рис.2.

Как видно, скачок волнового сопротивления обусловлен, во-первых, шириной полосковой линии на краях и в центре резонатора, во-вторых, применением подложек с большой (е = 80) и малой (е = 2,8) величиной диэлектрической проницаемости соответственно. Металлические пластины сосредоточенной емкости Сх, подготовленные в соответствие с вышеописанными требованиями к измерительной ячейке, припаяны вертикально к концам разрыва полоскового проводника. Металлические пластины сосредоточенной емкости Сх, подготовленные в соответствии с вышеописанными требованиями к измерительной ячейке, припаивались

вертикально к концам разрыва полоскового проводника Вся конструкция датчика располагалась на металлическом основании и подключалась к входной и выходной линиям передачи через емкости связи В таком резонаторе рабочей является первая мода колебаний, границы перестройки которой при изменении величины емкости Сх от нижней У/ (Сх=ю) до верхней /и (Сх = 0) находятся гг решения уравнений, полученного в квазистатическом приближении

Здесь 8] и г.2 - эффективные диэлектрические проницаемости высокоомных и низкоомных микрополосковых линий соответственно, а /1 и /2 - их длина Для получения наибольшей перестройки резонансной частоты первой моды колебаний необходимо не только максимальное различие 2Х и 2г, но и равенство электрических длин высокоомных и низкоомных участков Для диэлектрических измерений все распределенные и сосредоточенные элементы измерительного устройства рассчитываются так, чтобы начальная рабочая частота первой моды колебаний пустого датчика находилась на линейном участке АЧХ и была немного ниже частоты второй моды колебаний При помещении в емкость Сх тестируемого вещества с диэлектрической проницаемостью е > 1, частота датчика смещается в область более низких частот Это смещение определяет чувствительность датчика, которая будет тем больше, чем круче будет сформирован начальный участок АЧХ первой резонансной моды В то же время такой датчик позволяет проводить измерения: материалов и с большими величинами диэлектрической проницаемости, для которых не требуется высокая чувствительность В этом случае исходная рабочая точка пусюго датчика должна располагаться на более пологом склоне АЧХ Благодаря полосе перестройки резонатора на несколько октав, относительная точность определения диэлектрической проницаемости жидкостей оказывается феноменально высокой Ле/е ~ 10°10'4 и уменьшается лишь в несколько раз для образцов с 8 ~ 102 Это уменьшение чувствительности происходит из-за того, что характер понижения резонансной частоты первой моды колебания МПР имеет тенденцию к насыщению, монотонно приближаясь к частоте= 220 МГц

Датчики такого типа послужили прототипом для целой серии измерительных устройств, описанных в этой главе В частности разработан специализированный датчик для двухчастотного метода определения времени дебаевской релаксации Суть этого метода состоит в измерении диэлектрической проницаемости веществ на частотах, находящихся в области дисперсии, а затем, исходя из дебаевской теории релаксации, рассчитывается искомая величина времени релаксации Для этого используются частоты

первых двух мод колебаний, настраиваемые на начало и конец области дисперсии исследуемого вещества. С целью создания сверхвысокочастотных СВЧ-датчиков в работе проведено исследование возможностей использования для диэлектрических измерений замкнутых кольцевых нерегулярных микрополосковых резонаторов, рис. 3. В отличие от разомкнутого резонатора, по периметру окружности замкнутого кольцевого микрополоскового резонатора укладывается не половина, а полная длина волны первой моды

колебания. Скачки волнового сопротивления в таких резонаторах получались с помощью окон в керамической подложке по прямоугольному периметру датчика. Одно из окон предназначено для размещения исследуемого образца, а остальные для перестройки рабочей частоты датчика и других технических целей. Как показывают расчеты и эксперимент, спектр такого многооконного резонатора неэквидистантный, что типично для нерегулярных резонаторов. При подключении входа и выхода 1 под углом 90° на частоте первой моды появляется полюс затухания, поэтому диэлектрические измерения затруднены. В то же время первая, и вторая резонансные моды хорошо регистрируются при параллельном подключении входа и выхода 2. Отметим, что на частоте второй моды колебаний можно проводить измерения как диэлектрической, так и магнитной проницаемости. Исследована зависимость е'экв двухкомпонентной матричной смеси ацетон - ЖК 5СВ. Этот датчик использовался для изучения разбавленных растворов ЖК, при этом было показано, что диэлектрическая проницаемость смеси полярная жидкость - жидкий кристалл 5СВ подчиняется нелинейному соотношению Лоренц-Лоренца.

В заключении главы указаны возможные пути создания других вариантов датчиков на основе нерегулярных микрополосковых резонаторов для различных научных и технических целей.

Четвертая глава посвящена вопросам измерения и анализу частотных зависимостей действительной и мнимой компонент ДП в области частот от 50 до 1500 МГц. Эта область дисперсии ЖК наиболее интересна, так как она связана с молекулярными ориентационными процессами релаксации. В то же время эта область дисперсии и наименее изучена.

В работе показано, что для частотных измерений жидких кристаллов в указанной области лучше всего подходят датчики на основе микрополосковых структур кольцевого типа, показанных на рис. 1 а. Для таких датчиков

Рис. 3. Общий вид кольцевого микрополоскового резонатора.

предложен простои и удобный способ перестройки частоты с малым шагом с помощью микрополосковых вставок, включаемых в разрыв полоска вместо шунтирующей емкости С Эти вставки увеличивают геометрический размер резонатора и, следовательно, понижают резонансную частоту Для расширения диапазона перестройки в область высоких частот вместо микрополосковых вставок подключались емкостные сосредоточенные элементы или варак-тор Ограничением пределов, как в сторону понижения, так и в сторону повышения частоты датчика, являлось уменьшение его чувствительности В результате достаточно широкий диапазон частот 20 - 1200 МГц удается перекрыть всего двумя датчиками, отличающимися лишь размерами микропо-лосковой структуры При этом шаг перестройки частоты резонаторов, как правило, выбирался в пределах 20 - 50 МГц Другой вариант диэлектрических измерений позволяет пользоваться одним датчиком, в котором низкочастотная область дисперсии измеряется, ,-4к обычно, на частоте первой моды, а высокочастотная часть диэлектрического спектра определеяегся по изменению частоты полюса затухания, существующего на АЧХ кольцевых резонаторов

В качестве примера на рис 4 приведен участок диэлектрического спектра действительной компоненты диэлектрической проницаемости, снятый в указанном диапазоне частот

/, МГц

Рис 4 Зависимость е'(/) жидкого кристалла 5СВ в твердой фазе при ? ~ 10°С -/, нематической / = 25°С -2 и изотропной X - 50°С - 3 (Темперагура перехода из нематическою в изотропное состояние ЖК 5СВ к..! - 35°С)

Обращает на себя внимание существование дополнительных мелкомасштабных особенностей на фоне дисперсионной зависимости е'(со) в районе 300 МГц и выше Как видно, амплитуда неоднородностей возрастает с ростом температуры В нематической фазе амплитуда и форма неоднородностей

практически одинакова как для параллельной, так и перпендикулярной компонент диэлектрической проницаемости О возможности существования подобного типа иеоднородностей сообщалось ранее в работе [10] В этом случае полный диэлектрический спектр хорошо описывается суммой дебаевской дисперсионной зависимости и дополнительными резонансами [3]

с>ь< уд^^оЛа2 (2)

1+со¥ 2 , 1+(«+Ио,)У l+(o-o0l) g,

где б'о и - действительные компоненты статической и высокочастотной диэлектрической проницаемости, т=1/2я/Ь - время релаксации (/Ь - дебаев-ская частота релаксации), As - интенсивность резонанса, ю0 резонансная частота, g - коэффициент затухания, i - номер резонанса, ш-2ц:f Из сопоставления полученных в экспериментах спектров были установлены характерные частоты резонансов (f -160, 280, 360, 450, 550, 650 МГц) Интересно отметить. что в мезогенах из серий алкил-оксицианобифенилов п-СВ и «-ОСВ наличие кислорода, расположенного в молекулах 70СВ и 80СВ между жестким остовом и подвижными алкштьными Н-С-Н группами, почти не меняет резонансные частоты, но приводит к увеличению интенсивности резонансных пиков и даже к небольшому расщеплению некоторых из них

Хотя амплитуда выявленных резонансов относительно небольшая по сравнению с диэлектрической проницаемостью в области дисперсии, эти резонансы могут приводить к изменению не только величины, но и знака диэлектрической анизотропии В частности, для ЖК 5СВ экспериментально было показано, что повторная смена знака диэлектрической анизотропии не совпадает с расчетом, проведенным на основании уравнения Дебая Этот факт имеет большое значение для случаев, когда диэлектрическая анизотропия ЖК используется для разрабатываемых СВЧ-устройств, например фазовращателей

Природа выявленного диэлектрического резонанса в настоящее время остается невыясненной Возможно, что этот резонанс связан с конформаци-онными переходами ближайших к жесткому остову молекулы секторов <ш-килыюй цепи В соответствие с данными ЯМР [11], эти переходы имеют времена для 1 и 2 сектора ~3x109 с, для 3 и 4 ~ 1,6x10"9 с, те характерные частоты в области 500 - 1000 МГц В заключении отметим, что выявленные диэлектрические резонансы иллюстрируют хорошую чувствительность и большие возможности датчиков для диэлектрических измерений

Пятая глава посвящена изучению диэтектрических спектров некоторых серий ЖК в широком диапазоне частот от 1 до 9000 МГц Для этих целей были дополнительно разработаны СВЧ-датчики на основе нерегулярных и многомодовых микрополосковых резонаторов, перекрывающие диапазон от

1 до 9 ГГц В области радиочастот 1 - 30 МГц для получения соответствующих частотных зависимости диэлектрической проницаемости использовался обычный метод С> - метра На первом этапе основной задачей работы являлось получение подробных диэлектрических спектров и их сравнение с измеренными ранее спектрами известных ЖК Это было необходимо для тестирования работы микрополосковых устройств и определения характерных времен релаксации для нематическои и изотропной фазы В качестве примера на рис 5 показан диэлектрический спектр ЖК 5СВ из серии алкил-цианобифенилов

/ мгц

Рис 5 Дисперсия параллельной (1, 2, 3) и перпендикулярной (4, 5) диэлектрических проницаемостей жидкого кристалла 5СВ

На рисунке экспериментальные точки 1, 2 и 4 соответствуют данным других авторов Сплошная линия соответствует дебаевской аппроксимации компоненты е'ц(/), а штриховая - с'¡(/) с временами релаксации соответственно, Тц = 28нс и тх=3нс Как видно, дебаевская аппроксимация отвечает наилучшему совпадению теории и эксперимента в диапазоне частот 1-10 МГц, однако их нельзя считать удовлетворительными во всем диапазоне измерений Так для зависимости с'ц(/) наблюдаю1ся существенное отклонение от экспериментальных точек в интервале частот 15</< 500 МГц, а для зависимости е'х(/) при />80 МГц Показано, что для более точной аппроксимации продольной компоненты диэлектрической проницаемости е'ц(/) можно использовать описание дисперсии с помощью суммы двух релаксационных дебаевских процессов (3)

+ (3)

,К) с 1 + (2яГ) т*, 14(2яО,т^

где пе - показатель оптического преломления для необыкновенного луча, е'|!0 - значение статической диэлектрической проницаемости, gI и - весовые множители двух процессов, сумма которых gl + g2= 1, и Тц2 - соответствующие времена релаксации В соответствии со сложившимися представлениями о механизмах диэлектрической поляризации жидких кристаллов существование двух релаксационных процессов объясняется, в частности, не параллельностью «директора» и СВЧ-электрического поля При этом возникает некоторая добавка в продольную диэлектрическую проницаемость о г поперечной и наоборот Определенные в работе времена релаксации и их сравнение с соответствующими временами, измеренными методом ЯМР и рассчитанными методом молекулярной динамики (МД) [11], приведены в таблице 1

Таблица 1.

Метод МД Метод ЯМР Метод расчета по (3)

т,| НС Тх НС х,| НС ТА НС Тц НС То. не

38 6 3 66 28 9 2 83 24 7

Как видно, определенная в работе величина Тц хорошо совпадает с данными, полученными первыми двумя методами Это говорит о правильности методики диэлектрических измерений и о способе аппроксимации спектра е'ц(со) Однако время = 7 не почти в два раза отличается от других данных Этот факт связывается нами с отклонением спектра 8'х(ш) от дебаевской зависимости в СВЧ области Действительно, как показали исследования, более точную аппроксимацию е'Дсо) удается получить, используя уравнение Коула-Девидсона с параметром а < 1 или интегральное уравнение Дебая с функцией непрерывного распределения времен релаксации О(т) [3]

е', (Г) - п* = (б'10 - „О? —Лх (4)

Здесь щ -показатель оптического преломления для обыкновенного луча, а т-некоторое эффективное (среднее) время релаксации Для аппроксимации е'х( ш ) была использована асимметричная ФРВР, которая задавалась в виде

б (!) = -{-(-!- ] при Т _1_">5Т<Т_)_1 ^

0(т)=0 при т;12>х>т1Ь

где р - отличное от нуля число меньше единицы, 4 - весовой фактор В результате такой аппроксимации спектра было получено значение <т^>== 2,3 не, которое полностью совпадает с данными МД и ЯМР

Подобные измерения диэлектрических спектров были проведены для серии образцов алкилцианобифенилов (иСВ), алкилоксицианобифенилов («-ОСВ), транс-4-пентил-1-(4цианфенил) циклогексан (5РСН), 4-(4'-пентилбицикло/2 2 2/ ок1ан)фенил (5ВСО), МББА, транс-4-пропил-1(4 циан-фенил)циклогексан (ЗРСН) 5 пропил - 2 (п - цианфенил) - пиридин и других, для большинства из которых данные о характерных временах релаксации получены впервые

Как показали результаты сопоставления диэлектрических спектров, времен релаксации и их поведение при температурных измерениях, существует связь между этими характеристиками и ростом коэффициента молекулярной упаковки мезофаз, обусловленным соответствующим увеличением размеров молекулярного остова в ряду 5СВ, 5РСН, 5ВСО

Отметим, что важнейшим моментом для качественной аппроксимации спектра б'х( со ) при вышеописанном подходе является вид соответствующей ФРВР В связи с этим особую значимость приобретает принципиальная возможность восстановления ФРВР непосредственно из экспериментальных диэлектрических спектров Решению этой проблемы посвящена следующая глава

В шестой главе рассматриваются способы получения ФРВР непосредственно из эксперимента Хорошо известно, что дисперсионное уравнение (4) эквивалентно уравнению Фредгольма первого рода [12], для решения которого разработан ряд численных методов, позволяющих восстанавливать вид функции С(х), если известна левая часть этого уравнения Основная сложность численных методов восстановления ФРВР состоит в том, что приходится сталкиваться с проблемой устойчивости получаемых решений и искать достаточно сложные способы реализации итерационных процедур

Нами для получения ФРВР по экспериментально измеренным частотным зависимостям Д11 были разработаны два алгоритма, позволяющие работать как с действительной, так и мнимой компонентой ДП В обоих методах дисперсия ДП представляется в виде гистограммы, построенной разбиением частотного диапазона спектра на заданное количество одинаковых интервалов При этом каждому прямоугольнику в гистограмме сопоставляется средняя частота и соответствующее ей время релаксации Искомая функция распределения восстанавливается с помощью специальных итерационных процедур для действительной и мнимой части ДП, в которой минимизируется разность между экспериментальными и вычисленными частотными значениями диэлектрической проницаемости В данной работе эти алгоритмы бы-

ли реализованы в среде Mathcad Уравнение для вычисления действительной компоненты ДП для i- интервала записывается в виде (6)

cLW^^^-bJlf^H (6)

где к~ 1 /log(e) a AS1-ширина интервалов, на которые разбивается диэлектрический спектр

Для определения неизвестных весовых множителей дискретной функции g(log тт) в принципе можно использовать метод наименьших квадратов, в котором для каждой частоты минимизируется разность между измеренными и вычисленными из (6) значениями величины диэлектрической проницаемости Однако при таком подходе задача определения ФРВР практически невыполнима из-за плохой устойчивости получаемых решений, которая обусловлена существованием погрешности измерений Ав'аД(о) В связи с этим в данной работе минимизировался следующий функционал

X(g) = SR, (co,)±Ae'(©,)]-s'_(a,)}2, (7)

где с'ял(со) сглаженный с помощью уравнения Гаврильяка-Негами экспериментальный спектр е'Ир(ю), а Ае'(со) - регуляризационный параметр, который и обеспечивает устойчивость алгоритма Этот параметр в каком-то смысле моделирует искусственную ошибку измерений путем генерации малых случайных чисел ±а, ~ 0,05 - 0,15, добавляемых к сглаженному с помощью подходящей аппроксимации экспериментальному спектру В большинстве случаев для аппроксимации действительных и мнимых компонент дисперсион-1гых спектров использовались известные аналитические соотношения Гаврильяка-Негами S/m{ü)i)

Предложенный метод определения ФРВР апробирован на экспериментально полученных зависимостях диэлектрической проницаемости некоторых хорошо изученных ЖК из серии алкил и окси-алкил цианобифенилов На рис 6 приведены восстановленные ФРВР для ЖК 7СВ и 70СВ Как видно, при параллельной ориентации «директора» и СВЧ-поля (а) ФРВР имеет вид лоренцевой кривой с несколько затянутым «крылом» в область малых времен релаксации Максимум этой кривой соответствует временам Tj|i ~25 не для 7СВ и Тщ к 10 нс для 70СВ, которые по величине близки к данным работ других авторов Эти времена описывают низкочастотную ори-ентационную область дисперсии, связанную с вращением молекул вокруг короткой оси Вторые времена релаксации, тц2 ~ 3,2 не для 7СВ и V;¡2 ~ 6,3 не для 70СВ, связаны, очевидно с небольшим вкладом в параллельный процесс релаксации от перпендикулярной компоненты (вращения молекул вокруг длинной оси)

7СВ

70СВ

0 05

N. (с)

т2 L

1з -1 (Ь) х2 (/

nrW \ Т, WrfrC 1

102 Ю1 1 10' 103 10

Рис 6 Функции распределения времен релаксации 7СВ и 70СВ при параллельной (а) и перпендикулярной (Ь) ориентации "директора" относительно высокочастотного электрического поля в тематической фазе и для изотропного состояния (с)

Для перпендикулярной компоненты диэлектрической проницаемости жидких кристаллов 7СВ и 70СВ ФРВР более сложные, особенно для оксн-соединений Для кристалла 70СВ (см рис 6 Ь) видно, что g:(x) содержит 4 хорошо разрешенных максимума с временами релаксации тц«18нс, т12 ~2,5 hc,Tj«0,63 не ит±4 «0,035 не

По порядку величины т.,.: для 70СВ близко к т±1 для 7СВ, поэтому время релаксации этого максимума можно связать с вращением жесткого остова

молекулы вокруг своей длинной оси Времена ij,3 и т±4, по-видимому, должны сопоставляться с движениями алкильных хвостов, а их большой весовой вклад в процесс релаксации можег быть связан с высокой внутримолекулярной подвижностью из-за наличия атома кислорода, расположенного между остовом и алкильной группой

ФРВР для изотропного состояния (см рис 6 с) имеют слегка асимметричный вид, что определяется, очевидно, совокупностью ориентационных поворотов молекул вокруг короткой и длинной осей, а также небольшими добавками от внутримолекулярных движении При этом видно, чго для кристалла 7СВ функция gi(x) содержит 3 заметных максимума с временами релаксации 1x1 «2 5 не, Tjj2 « 0,39 не и Тхз » 0,05 не А для кристалла 70СВ функция gx(x) содержит 4 максимума с временами релаксации Tj i «18 не, т.и « 2,8 не, Тхз« 0,79 не и т^« 0,1 не

Этим методом в работе подробно исследован жидкий кристалл МББА с отрицательной анизотропией Были получены ФРВР для параллельной gi(x), перпендикулярной gi(i) и изотропной g(i) компонент диэлектрической проницаемости МББА Эти функции распределения также оказались немонотонные, при этом gi[(x) обладает отчетливо выраженными тремя максимумами, которым соответствуют следующие значения времен релаксации тщ « 22,4 не, т2ц ~ 2,24 не, т3|, ® 0,32 не Сравнивая эти результаты с известными временами релаксации, можно отметить, что по порядку величины тщ соответствует вращению молекул вокруг короткой оси а т3ц вокруг длинной оси Время релаксации т2ц выявлено в данной работе впервые и, возможно, оно связано либо с вращением молекулы вокруг наклонной оси, совпадающей с направлением дипольного момента, либо с проявлением коллективного движения молекул (прецессией длинных осей) Область малых времен релаксации более детально проявилась на восстановленной функции gL(x) Эта область явно немонотонна и, вероятно, связана с совокупностью конформаци-онных движений метиленовых трупп алкильного «хвоста» молекул

Таким образом, предложенный метод получения информации о диэлектрических характеристиках и временах релаксации ЖК дает качественно и количественно правильные результаты Этот метод полностью избавлен от субъективных факт оров, по сравнению с методом графического анализа, и он может быть рекомендован для научных исследований

Седьмая глава посвящена изучению биополимеров и их композитов с ЖК, а также цилиндрических пористых сред, заполненных ЖК Проведение таких исследований было обусловлено несколькими причинами Во-первых, представляет интерес выявить возможности сконструированных высокочастотных датчиков при исследовании веществ с малой величиной ДП (с~2) в твердой фазе и в виде жидких растворов Во-вторых, биополимеры могут выступать в роли матрицы в которую капсулируется жндкии кристалл В

результате образуется особая композитная форма смеси, где ЖК находится в мельчайших порах, образованных полимерными волокнами Исследование композитных жидкокристаллических материалов (гелей пористых структур, капсулироваиных полимером жидких кристаллов и пр) представляет новое направление в развитии современного материаловедения

Полимер биологического происхождения - полиоксибутират (ПОБ) является продуктом современной биотехнологии Типичная для полимеров цепочечная структура молекул ПОБ обеспечивает ему высокую термопластичность, прочность, а биологическая активность - способность деградировать под воздействием микроорганизмов Наряду с основным гомогенным молекулярным состоянием ПОБ 3-оксимасляной кислоты, водородные бактерии Alcahgenes eutiophus способны накапливать при синтезе и гетеропо-лимеры, являющиеся продуктом сополимеризации Наличие сополимеров существенно расширяет класс данного биополимера, обеспечивая ему широкую перспективу практического применения

По своей молекулярной структуре этот материал близок к классическим цепочечным полимерам типа полиэтилена и полипропилена, и его физико-химические свойства во многом определяются структурой мономерного звена, молекулярной массой, степенью персистемной гибкости полимерной цепи в макроскопическом масштабе, а также, возможно, и мелкомасштабной конформационной внутримолекулярной подвижностью

В работе проведены частотные и температурные исследования ПОБ и некоторых сополимеров, находящихся в твердом состоянии, а также их растворов в хлороформе Частотные измерения диэлектрической проницаемости гомо и гетерополимеров, находящихся в твердом состоянии, в диапазоне от 10 МГц до 1 ГГц не выявили каких-либо дисперсионных областей, а диэлектрическая проницаемость измеренных образцов составляла величину с'« (2,23 -2,28) ± 0,008 Установлено, что диэлектрические характеристики растворов гомо и гетеро полимера - полиоксибутирата в хлороформе зависят от молекулярных масс, при этом была обнаружена явно выраженная корреляция, заключающаяся в том, что при увеличении средпевесовой массы My, диэлектрический инкремент у' падает и наоборот Величина у' определялась из соотношения

s, =е(, + су, (7)

где с, и £(/- диэлектрическая проницаемость раствора и растворителя cooi-ветственно, с - молярная концентрация растворенного вещества Однако необходимо учитывать, что,наблюдаемая корреляция как в гомо, так и в сополимерах полиоксибутирата, возможно, обусловлена не только изменением Л/», но и совокупностью других причин, например, достаточно сильным изменением динамической вязкости растворов (0,1 - 1,5 пуаз), а также изме-

пением внутримолекулярной гибкости (подвижности) макроцепей при введении валерата Этот вопрос требует дальнейшего исследования

В работе был получен композит жидкого кристалла 7СВ с биополимером стандартным методом фазового разделения компонент гомогенного раствора (весовое соотношение 1 3) при испарении растворителя (трихлорэти-лена) при I = 27°С Как показали предварительные исследования, диэлектрический спектр действительной компоненты ДП композита похож на спектр жидкого кристалла 7СВ в изотропном состоянии, но диэлектрическая анизотропии уверенно фиксируется по относительному изменению проходящей СВЧ мощности (АР!Р) х 100% ~ 0,8 Сам факт существования диэлектрической анизотропии в композите свидетельствует о том, что использованная полимерная матрица не разрушает нематический порядок

В заключительном разделе главы рассмотрена достаточно простая методика диэлектрических измерений пористых сред с цилиндрическими порами и способ вычисления диэлектрической проницаемости матрицы и образца ЖК, введенного в поры В качестве пористых сред использовались кварцевые матрицы с диаметром пор 100 и 5 мкм, а также «нуклепоровые» мембраны, полученные методом ионного облучения полимерных пленок Методика диэлектрических измерений сводится к следующему измеряются резонансные частоты измерительной ячейки с пустой пористой матрицей и с матрицей, поры которой заполнены ЖК Из разницы резонансных частот/0-/,„ по калибровочной зависимости вначале определяется диэлектрическая проницаемость материала матрицы ет, а затем рассчитывается диэлектрическая проницаемость ЖК В качестве тестового вещества использовался ЖК 5СВ Для 100 микронных пор с учетом погрешности определения их концентрации получено значение e¿c ~3,6 ± 0,05 Это значение эквивалентно диэлектрической проницаемости массивного ЖК, измеренной на частоте 480 МГц Для 5 мкм пор из-за большой погрешности определения концентрации пор. вычисленные значения ДП находятся в пределах г¡^ ~2,5 - 3,5 Таким образом, полученные выражения для расчета ДП ЖК в пористых матрицах позволяют с приемлемой точностью измерять абсолютные значения диэлектрической проницаемости ЖК в порах

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1 Разработаны резонансные датчики для диэлектрических измерений жидких кристаллов на основе несимметричных микрополосковых линий передач Определены требования к измерительной ячейке, которая учитывает специфику жидких кристаллов и позволяет получить однородно ориентированную жидкокристаллическую фазу Определен минимальный объем исследуемого вещества (~2 5 мм"1), позволяющий снимать температурные и электрополевые зависимости диэлектрической проницаемости ЖК с точно-

стью не хуже чем Дг/е = ± 0,005, при тангенсе угла диэлектрических потерь ±0,01

2 Разработана схема автогенераторного датчика, позволяющая оперативно снимать температурные, электрополевые и быстропротекающие временные процессы переориентации дипольных молекул.

3 Теоретически и экспериментально исследованы электродинамические свойства нерегулярных микрополосковых резонаторов и предложены новые методы диэлектрических измерений, использующие особенности неэквидистантного спектра собственных частот таких резонаторов Сконструирована серия датчиков, обладающих чувствительностью (As/s ~ 10"3 - 10'4) и возможностью одновременного измерения как малых, так и больших величин диэлектрической проницаемости веществ (s = 2 - 80)

4 Разработан датчик для двухчасготного метода определения дебаевского времени релаксации, в котором имеется возможность регулировать раздвижку резонансных часют первой и второй мод колебаний в области дисперсии диэлектрической проницаемости Теоретически и экспериментально исследована конструкция замкнутого кольцевого нерегулярного резонатора и обоснованы методы диэлектрических измерений По рассчитанным параметрам экспериментально изготовлен датчик для измерения диэлектрической проницаемости на частоте 3,6 ГГи Исследована зависимость е'экв двухком-понентной матричной смеси ацетон - ЖК 5СВ Показано, что диэлектрическая проницаемость смеси полярная жидкость жидкий кристалл 5СВ подчиняется соотношению Лоренц-Лоренца для смесей

5 Сконструированы частотно-перестраиваемые с шагом (20-50Мгц) микрополосковые датчики для измерения дисперсии диэлектрической проницаемости ЖК в диапазоне частот от 50 до 1200 МГц Для более высоких частот вплоть до 9 ГГц разработаны датчики на нерегулярных и многомодо-вых резонаторах

6 Установлено, что минимальным диэлектрическим потерям соответствует ситуация, когда направление «директора» совпадает с направлением СВЧ-электрического поля Определены критические поля перехода Фреде-рикса в ЖК с различной величиной и знаком диэлектрической анизотропии и показано, что направление «директора» в используемой ячейке самопроизвольно устанавливается параллельно поверхности измерительных пластин

7 Обнаружено, что для ЖК из группы алкилиианобифенилов в тематическом и в изотропном состоянии на высокочастотном склоне ориентационной части диэлектртгческого спектра вблизи 300 МГц наблюдается дополнительная дисперсионная область, обусловленная диэлектрическими резонансами Установлены характерные частоты резонансов (f ~ 160, 280, 360, 450. 550

650 МГц), которые не зависят от типа мезогенов Показано, что эти резонан-сы приводят к изменению не только величины, но и знака диэлектрической анизотропии ЖК 5СВ Обнаруженные резонансы связываются с конформа-ционными переходами ближайших к жесткому остову молекулы секторов алкильной цепи, которые, в соответствии с данными ЯМР имеют времена для 1 и 2 сектора - ЗхЮ"9 с, для 3 и 4 ~ 1,6x109 с

8 Проведены экспериментальные исследования влияния длины алкиль-ных цепей и изменений молекулярной структуры ароматического остова циансодержащих молекул некоторых жидких кристаллов на их диэлектрические оптические и релаксационные свойства Показано, что наблюдаемые изменения характерных времен релаксации связаны с изменением коэффициента молекулярной упаковки мезофаз Установлено, что в ЖК с короткими «хвостовыми» группами п = 3 перпендикулярная компонента ДП может быть описана тремя дискретными временами релаксации Для жидкокристаллических соединений с более длинными алкильными группами установлено, что диэлектрический спектр может быть описан с помощью ФРВР, максимумы которой указывают на характерные времена релаксации вращения молекул и вклад от внутримолекулярных движений алкильных групп

9 Разработаны два численных алгоритма для восстановлен™ ФРВР из измеренных диэлектрических спектров действительной и мнимой компонент ДП жидких кристаллов Оба метода апробированы с использованием ЖК 5СВ, 7СВ, 70СВ и МББА Показано, что предложенный метод получения информации о диэлектрических характеристиках и временах релаксации ЖК даст качественно и количественно правильные результаты

10 Показано, что измерительные датчики на основе микрополосковых ре-зонаюров могут быть с успехом использованы для изучения таких сложных объектов, как полимеры биологического происхожения и капсулированные в поровые матрицы жидкие кристаллы Проведены частотные и температурные исследования полимера-полиоксибутирата и некоторых сополимеров, находящихся в твердом состоянии и в виде их растворов в хлороформе Диэлектрическая проницаемость измеренных образцов имеет величину е'« 2,23 - 2,28 Результаты проведенных экспериментальных исследований позволяют утверждать, что достаточно высокие значения диэлектрических инкрементов растворов, а также обнаруженная их сильная зависимость от средневесовой молекулярной массы обусловлены изгибными механизмами поляризации полимерных цепей

11 Получен и исследован композит жидкого кристалла 7СВ с биополимером Выявлен факт существования диэлектрической анизотропии этого композита

12 Предложена простая методика диэлектрических измерений пористых

матриц с цилиндрическими порами и способ вычисления диэлектрической

проницаемости матрицы и образца ЖК, введенного в поры

Цитируемая литература

1 Беляев Б А ,Журавлев В А , Кириченко В И и др Исследование диэлектрических свойств солевых растворов па СВЧ с помощью микрополос-кового резонатора - Красноярск ИФ 1989 - 55 с (Препринт №547 Ф АН СССР Сиб отд-ние, Ин-т физики им JIВ Киренского)

2 Беляев Б А , Тюрнев В В Способ измерения диэлектрической проницаемости подложки // Авг Свидетельство СССР №1800335 - 1993 - БИ № 9

3 Фрелих Г Теория диэлектриков - М Издательство иностранной литературы, 1960 -251 с

4 Maiei W, Meier G Eine eimache theorie der dielektrischen eigenschanen homogen orientierter kristallinfiussiger phases desnematisches typs // Naturforsch - 1961 -V 16a-P 262-267

5 Nordio P L , Rigatti G , Serge U Dielectric relaxation theory in nematic liquids // Mol Phys -1073 -V 25 -N 1 -P 129-136

6 Cole R N Theories dielectric polarization and relaxation В кн "Progress in dielectric''vol 3 London 1961,-246 p

7 Alvarez Г , Alegria A, Colmenero J A new method for obtaining distribution of relaxation tunes from frequency relaxation spectra // J Chem Phys -1995 -V 103 -No 2 -P 798-806

о Ктиторов С А Об определении функции распределения времен релаксации по диэлектрическим потерям // Письма в ЖТФ - 2003 - Г 29 -№22 - С 74-79

9 Makimoto М , Yamashita S Compact Bandpass Filters Using Stepped Impedance Resonators // IEEE Trans On Microwave Theory and Techniques -1979-vol MTT-67 - №J - p 16-19

10 Bose T К, Campbell В , Yagihara S, Thoen J Dielectric relaxation study of alkylcyanobiphenyl liquid crystals using time-domain spectroscopy // Phys Rev A- 1987 -VI6-N0 12-P 5767-5773

11 Ferrarim A , Nordio P L Molecular motion of 4-n-alkyl-4'-cyanobiphenyls in liquid crystal phases // Mol Cryst Liq Cryst - 1991 - V 198 - P 159-170

12 Захаров А В , Миранцев Л В Динамические и диэлектрические свойства жидких кристаллов//ФТТ-2003.-Т 45 -№1 -С 174-179

13 Смирнов В И Курс высшей математики- М Государственное изд Тех-ннко теоретической литературы, 1951 - Т4 -803 с

Основные публикации по теме диссертации

1 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шепов В Н Применение микропочосковых резонаторов для исследования диэлектрических свойств жидких кри сталлов на СВЧ // ЖТФ -1995 - Т 65 -Вып 2-С 189-197

2 Беляев Б А , Дрокин Н А , Тюрнев В В , Шепов В Н СВЧ ячейка для измерения диэлектрической проницаемости жидкости // Авт свидетельство на полезную модель РФ №3829 1997 Б И №10

3 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шепов В Н , Шабанов В Ф Особенности диэлектрических спектров жидкого кристалла 5СВ в дециметровом диапазоне длин волн // Письма в ЖЭТФ - 1997 -Т 66 - Вып 4 - с 251-253

4 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шепов В Н , Шабанов В Ф Исследование СВЧ-д»электрической проницаемости жидких кристаллов в электрических и магнитных полях //ЖТФ - 1998 - Т 68 - Вып 1 - С 117-121

5 Беляев Б А, Волова Т Г, Дрокин Н А, Шепов В Н СВЧ-диэлектрическая проницаемость полиоксибутирата-деградируемого полимера//Докл АН - 2000 - Т 370 -В 6 - С 828-831

6 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шабанов Б Ф., Шепов В Н Диэлектрическая анизотропия жидкого кристалла 5ЦБ в дециметровом диапазоне длин волн // ФТТ - 2000 - Т 42 -№ 3 - С 564-556

7 Беляев Б А, Дрокин Н А , Шабанов В Ф , Шепов В Н Диэлектрическая проницаемость жидких кристаллов группы алкидцианобифенилов в дециметровом диапазоне длин волн // ФТТ - 2000 - Т 42 -№ 5 - С 956-958

8 Беляев Б А , Волова Т Г, Дрокин Н А , Шепов В Н Исследование диэлектрической проницаемости в диапазоне сверхвысоких частот дегра-дируемого биополимера полиоксибутирага//Биофизика - 2000 -Т

В 4 -С 636-640

9 Belyaev В А , Drokin N А , Shabanov V F Shepov V N Dielectric Anisot-ropy of Nematic 4-Pentil-4'-Cyanobiphenyl // Mol Cryst Liq Crvst -2001 -V 366 -p 2157-2164

10 Шепов В H , Дрокин II А Каскадное соединение михрополосковых фильтров кондукгивно-индуктивной связью // Электронная техника Сер 1 СВЧ-техника-2002-В 1-С 32-36

11 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шабанов В Ф,, Шепов В Н , Исследование высокочастотных диэлектрических спектров жидких кристаллов серий пСВ. пОСВ// ЖТФ - 2002 - Т 72 -№ 4 - С 99-102

12 Беляев Б А , Дрокин Н А , Волова Т Г Шепов В Н Диэлектрическая проницаемость растворов биополимеров-почиоксиалканоатов П Изв вузов Физика -2002 - №4 - С 63-68

13 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шепов В Н Шабанов В Ф Особенности аппроксимации диэлектрических спектров жидких кристаллов группы ал-килцианобифенилов // ФТТ - 2002 - Т 45- В 3 - С 567-571

14 Беляев Б А, Дрокин Н А , Шабанов В Ф Диэлектрические и оптические свойства жидких кристаллов 5-пропил-(2п-цианфенил) пиридин //ФТТ -2002 -Т 45 - В 4. -С 756-760

15 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шабанов В Ф, Шепов В Н Особенности аппроксимации диэлектрических спектров жидких кристаллов группы ал-килцианобифепилов // ФТТ - 2003 - Т 45 ~№ 3 - С 567-571

16 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шабанов В Ф Диэлектрические и оптические свойства жидкого кристалла 5-пропил-2-(и-цианфенил)-пиридин // ФТТ

- 2003 - Т 45 -№ 4 - С 756-760

17 Belyaev В A, Drokin NA Dielectric dispertion of liquid crystals with cyclohexane and bicyclooctane rings m the core // Proc SPIE of XV Conference on Liq Cryst Zakopane, Poland 2003 - V 4759 - P 282-285

18 Беляев Б A , Дрокин H A , Шабанов В Ф , Баранова В А Диэлектрические свойства жидких кристаллов ряда цианпроизводпых с различными фрагментами в остове молекул // ФТТ - 2004 - Т 46 -№ 3 - С 554-558

19 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шабанов В Ф Диэлектрическая релаксация жидкого кристалла транс-4-пропил (4-цианфенил) циклогексан // ФТТ

- 2004 - Т 46 -№ 3 - С 559-562

20 Беляев Б А , Дрокин Н А, ШабановВ Ф Температурные исследования диэлектрических характеристик жидкого кристалла 5СВ в области релаксации // ФТТ - 2005 - Т 47 _№ л - С 738-741

21 Беляев Б А , Дрокин Н А, Шабанов В Ф Диэлектрическая функция распределения времен релаксации для жидкого кристалла 4-п- пентил -4'-цианобифенил // ФТТ - 2005 - Т 47 9 - С 1722-1726

22 Беляев Ь А , Дрокин Н А, ШабановВ Ф Восстановление функции распределения времен релаксации для жидких кристаллов 7СВ и 70СВ по диэлектрическим спектрам // ФТТ - 2006 - Т 48 -№ 5 - С 724-729

23 Беляев Б А , Дрокин Н А , Шабанов В Ф Резонансные датчики для измерения диэлектрических спектров жидких кристаллов в широком диапазоне частот // ПТЭ - 2006 - № 5 - С 111-118

24 Дрокин Н А , Тимашов В А Измерения диэлектрических свойств жидких кристаллов на высоких частотах // Известия ВУЗов Физика -2006-№ 9 -С 78-81

25 Беляев Б А , Дрокин Н А , Лексиков А А Исследования материалов на сверхвысоких частотах микрополосковыми датчиками // Изв ВУЗ физика - 2006-№ 9 - С 45-53

Подписано к печати 04 12 071 Формат 60x84/16 Тираж 100 экз, 2 уел печ л Заказ № 58

Отпечатг > на ротаприн га ИФ СО РАН 660036, Красноярск, Академгородок

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ НА СВЧ; СТРУКТУРА И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ (ОБЗОР)

§1.1. Экспериментальные методы диэлькометрии.

§ 1.2. Микрополосковые резонансные датчики для диэлектрических измерний.

§1.3. Датчики на основе связанных микрополосковых резонаторов.

§ 1.4. Молекулярная структура и особенности ориентационного упорядочения жидкокристаллических мезофаз.

§1.5. Макроскопические эффекты конформационной подвижности молекул мезофазы.

§ 1.6. Поляризация и диэлектрическая проницаемость ЖК.

§ 1.7. Диэлектрическая проницаемость ЖК в переменном электрическом поле.

§ 1.8. Аппроксимация диэлектрических спектров и функция распределения времен релаксации.

Актуальность проблемы. Достоверное знание электромагнитных свойств материалов на высоких и сверхвысоких частотах (СВЧ) является необходимым для решения как фундаментальных, так и прикладных задач в различных областях физики и техники. Очевидно, без измерений комплексной диэлектрической проницаемости практически невозможно конструировать современные устройства СВЧ-диапазона, совершенствовать элементную базу радиоэлектроники, создавать новые материалы для авиационной и космической техники. Наряду с этим, несмотря на чрезвычайно большое разнообразие методов диэлектрических измерений, нельзя полагать, что в руках исследователей имеются универсальные устройства, обеспечивающие необходимую точность и позволяющие проводить измерения веществ в различных агрегатных состояниях. Особенно это касается таких сложных соединений, как полимеры, органические и композитные материалы, а также жидкие кристаллы (ЖК), изучению которых в настоящее время уделяется значительное внимание. Для обеспечения гарантированной точности и достоверности определения электрофизических характеристик тех или иных веществ, как правило, требуется оригинальная инструментальная база, учитывающая специфические особенности диагностируемых материалов. Это заставляет критически взглянуть на многие, ставшие уже классическими, методы измерений диэлектрических характеристик на основе коаксиальных или волноводных линий передач и обратиться к еще мало изученным, но уже положительно зарекомендовавшим себя устройствам на основе микрополосковых линий передач. Основное достоинство микрополосковых устройств - их миниатюрность и, как следствие, высокая чувствительность, а также простота в изготовлении и разнообразие конструкторских решений. Вследствие этого разработка и применение микрополосковых измерительных устройств может рассматриваться как новое дополнение к волноводным методам диэлькометрии, призванное лучше освоить наиболее трудный для диэлектрических измерений дециметровый диапазон длин волн, в котором наиболее хорошо работают микрополосковые волноведущие структуры. Гибкие функциональные возможности таких измерительных устройств оказываются особенно актуальными при измерениях жидкокристаллических материалов, которые, в силу своей специфики, требуют определенных свойств измерительных ячеек.

Отсюда возникают задачи комплексной разработки методов и средств измерений действительной и мнимой компонент диэлектрической проницаемости с помощью микрополосковых устройств в широком диапазоне частот, температур, при различных воздействиях на образцы ЖК внешних электрических и магнитных полей. В то же время для детального изучения ЖК требуется определенная методическая и методологическая деятельность необходимая для анализа и понимания полученных результатов. В настоящее время главный акцент исследований ЖК переместился в область более глубокого изучения молекулярных механизмов формирования жидкокристаллических структур, которые определяются химическим строением молекулярного остова, полярными группами и гибкими «хвостовыми» цепями. Естественно, что такие многоатомные мезогенные молекулы имеют большое число степеней свободы вращательных и трансляционных движений, которые определяют равновесную конформацию, а вместе с ней форму и физические свойства жидких кристаллов. Следует отметить, что современная теория процессов диэлектрической поляризации и диэлектрической релаксации дипольных жидкостей прошла сложный и весьма впечатляющий по результатам путь развития, позволяющий связать измеряемые макроскопические диэлектрические характеристики, с микроскопической молекулярной динамикой исследуемых субстанций. И, тем не менее, перед исследователями нередко встает сложная и до конца не решенная проблема корректной аппроксимации диэлектрических спектров и методов определения времен релаксации. Теоретическая сторона этого вопроса достаточно сложна, особенно для таких молекулярных сред, как ЖК. Поэтому особую актуальность приобретают разрабатываемые в настоящее время численные методы восстановления ФРВР непосредственно из экспериментально измеряемых диэлектрических спектров. Получение реальных ФРВР необходимо, прежде всего, для понимания молекулярной динамики ЖК и для развития теории диэлектрической релаксации.

Учитывая тот факт, что жидкие кристаллы - это большой постоянно увеличивающийся класс полярных анизотропных органических соединений, разработка новых диэлектрических методов их диагностики на основе микропо-лосковой техники и исследования их диэлектрических свойств в СВЧ диапазоне - являются важными и актуальными задачами.

Состояние вопроса к началу исследования. ЖК - это совершенно новый объект исследований, методика диэлектрических измерений которого требует специфического подхода и высокочувствительных измерительных устройств. К началу данной работы (1990 г) большинство исследователей ограничивались определением диэлектрических характеристик в области радиочастот от 0 до 30 МГц. В то же время важность и актуальность диэлектрических исследований ЖК в СВЧ-области совершенно очевидна, особенно в дециметровом диапазоне длин волн, где наиболее сильно проявляется дисперсия диэлектрической проницаемости, выявляются специфические резонансные и релаксационные явления. Однако этот диапазон является и наиболее трудным для диэлектрических измерений, так как колебательные системы на сосредоточенных элементах перестают работать, а коаксиальные и волно-водные резонаторы слишком громоздки, а значит, малочувствительны. Для таких измерений, очевидно, подходят миниатюрные резонансные датчики, построенные на основе микрополосковых структур с распределенными и сосредоточенными элементами. Именно датчики такого типа на наш взгляд позволяют преодолеть многочисленные экспериментальные трудности, связанные со спецификой ЖК. В настоящее время различные по конструкции мик-рополосковые линии передач широко используются для создания многочисленных устройств СВЧ-техники и электроники, однако их возможности выступать в роли высокочувствительных сенсоров для измерений электромагнитных характеристик веществ еще только начинают изучаться.

Заметим, что диэлектрические спектры ЖК нередко имеют особенности на СВЧ, связанные с внутримолекулярными движениями, изучение которых необходимо для понимания природы механизмов релаксации и динамики молекул. Наиболее полную информацию о таких механизмах, как известно, несет ФРВР, которая часто задается аналитически, исходя из модельных представлений о строении вещества. Однако особую ценность представляет ФРВР, восстановленная непосредственно из экспериментальных диэлектрических спектров. В настоящее время это направление активно развивается в мире и в применении к сложным органическим молекулам ЖК позволит получить весьма ценную новую информацию о непрерывном или дискретном распределении времен релаксации и их связи с молекулярной структурой.

Таким образом, необходимость разработки новых высокочувствительных измерительных устройств на основе современной микрополосковой техники вытекает из состояния современного уровня развития методов диэлько-метрии, а также из научных и технических исследовательских задач.

Целью и основными задачами настоящей работы являются:

• Разработка и применение СВЧ-датчиков на основе микрополосковых резонаторов для диэлектрических измерений ЖК в широком диапазоне частот

0,1-9 ГГц), температур (0-90°С), внешнего электрического напряжения (£/= 0 - 100 В) и магнитных полей (#=0 - 3000 Э).

• Развитие новых численных методов и подходов для анализа диэлектрических спектров с целью установления связи измеряемых макроскопических диэлектрических характеристик с молекулярной структурой и молекулярной динамикой различных групп нематических ЖК.

В процессе выполнения работы ставились и решались следующие основные задачи:

1. Поиск новых технических решений, направленных на создание специализированных диэлькометрических устройств на основе микополосковой техники, служащих для измерений комплексной диэлектрической проницаемости малых объемов жидких кристаллов и других веществ.

2. Разработка новых методов и способов диэлектрических измерений, основанных на использовании неэквидистантного спектра собственных частот и полюса затухания микрополосковых резонансных датчиков в связи с задачами увеличения чувствительности и возможности измерений как малых (с ~ 2 - 3), так и больших (с ~ 20 - 80) величин диэлектрической проницаемости анизотропных сред.

3. Исследование высокочастотной действительной и мнимой компонент ДП нематических ЖК класса алкилцианобифенилов, оксицианобифенилов, смесей и композитов с различной длиной подвижных алкильных групп, структурой молекулярного остова, типом ЖК упорядочения, величиной и знаком диэлектрической анизотропии с целью тестирования правильности работы измерительных устройств и получения новой информации о диэлектрических свойствах ЖК.

4. Развитие положений теории и методов анализа спектров диэлектрической проницаемости веществ и создание новых алгоритмов для определения ФРВР из экспериментально измеренных диэлектрических спектров ЖК для установления связи между макроскопически измеряемыми величинами и молекулярными временами релаксации.

5. С помощью специально разработанных высокочувствительных мик-рополосковых датчиков исследовать возможность диэлектрических измерений биополимеров и их смесей с ЖК, а также пористых сред с ЖК.

Методы исследований.

В работе использованы методы экспериментальных исследований диэлектрической проницаемости, квазистатический и электродинамический методы расчета амплитудно-частотных характеристик СВЧ-устройств, теория цепей с распределенными и сосредоточенными параметрами, математические методы интегрального и дифференциального исчисления, численные методы решения системы уравнений, реализованные в виде алгоритмов и программ для ЭВМ.

Научная ценность и новизна работы.

1. Развита концепция создания перестраиваемых по частоте миниатюрных, высокочувствительных СВЧ-микрополосковых резонансных датчиков для измерения диэлектрической проницаемости ЖК и других веществ. Преимущества таких датчиков по сравнению с традиционными коаксиальными или волноводными резонаторами определяется простотой их изготовления. Их миниатюрность позволяет работать с малым объемом ЖК (минимальный о объем ЖК ~ 5x5x0,1 мм ). Кроме того, небольшие габариты таких датчиков позволяют располагать их в узком 1 см) зазоре электромагнита, необходимого для ориентации мезофазы ЖК относительно СВЧ-электрического поля. Указаны пути изменения функциональных возможностей датчиков выбором соответствующей геометрии полосковых структур и способов включения сосредоточенных емкостных и индуктивных элементов в микрополосковый контур, на собственных резонансных частотах которого проводятся диэлектрические измерения.

2. Для непрерывных во времени измерений электрополевых, температурных и других зависимостей диэлектрической проницаемости веществ, предложена и реализована оригинальная конструкция автогенераторного датчика на основе кольцевого микрополоскового резонатора.

3. Теоретически рассчитаны и продемонстрированы измерительные устройства на основе микрополосковых нерегулярных резонаторов. Их принцип работы связан со специфическим изменением неэквидистантного спектра собственных резонансных мод с исследуемым образцом в измерительной ячейке датчика относительно пустого. Основным достоинством такого типа датчиков является возможность одновременно измерять как малые, так и большие величины ДП веществ (от е = 2идое = 80).

4. Продемонстрированы возможности диэлектрических измерений веществ на стыке дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн (3-9 ГГц) с помощью многомодовых микрополосковых резонаторов. Показано, что перекрыть такой широкий диапазон частот оказалось возможным благодаря применению индуктивно-емкостной связи резонатора с внешними линиями передач. Впервые получены подробные диэлектрические спектры для большой группы ЖК в широком диапазоне частот от 1 МГц до 9 ГГц.

5. Определены времена релаксации ряда жидких кристаллов из серии ал-килцианобифенилов и установлена их связь с химической структурой жесткого остова молекул, длиной подвижных алкильных групп, величиной и знаком диэлектрической анизотропии и типом жидкокристаллического упорядочения. Показано, что «размытые» диэлектрические спектры в области сверхвысоких частот являются характерным свойством ЖК и связаны с индуцированием дипольного момента из-за нарушения конформационного равновесия алкильных групп в СВЧ поле.

6. В работе предложены различные эмпирические и феноменологические способы описания диэлектрических спектров и проведен их сравнительный анализ. Показано, что наилучшим образом диэлектрические спектры ЖК можгут быть описаны интегральным уравнением Дебая с заданной ФРВР.

7. Разработаны численные алгоритмы, позволяющие восстанавливать спектр времен релаксации непосредственно из экспериментально измеренных частотных зависимостей действительной и мнимой компонент диэлектрической проницаемости ЖК. Это позволило идентифицировать времена релаксации вращательных движений молекул как целого и выявить область внутримолекулярных процессов релаксации.

8. Разработаны специальные микрополосковые резонаторы и методы для определения диэлектрической проницаемости биополимеров, композитных материалов и пористых сред, заполненных ЖК. Показано, что температурные, концентрационные и другие зависимости диэлектрической проницаемости растворов биополимеров с неполярными растворителями связаны с особенностями индуцированной поляризации макромолекул за счет изгиба цепей.

Достоверность результатов.

Сопоставление полученных в данной работе диэлектрических спектров некоторых ЖК с ранее измеренными значениями ДП на отдельных частотах СВЧ-диапазона, показало их хорошее совпадение. Это дает основание рекомендовать использование предложенных микрополосковых датчиков для исследовательских целей. Достоверность получаемых результатов подтверждается также и тем, что при частотных измерениях ДП жидких кристаллов мик-рополосковыми датчиками были выявлены и исследованы даже слабо выраженные особенности резонансного типа в области дисперсии вблизи частоты -300 МГц и выше. О таких особенностях сообщалось, например, при измерениях диэлектрической дисперсии ЖК с помощью время-импульсной спектроскопии. Такой же уровень достоверности существует и для численных методов определения времен релаксации. В частности, получаемые величины времен ориентационной релаксации молекул не противоречат более ранним результатам исследований и существующим теоретическим представлениям о механизмах диэлектрической релаксации ЖК.

Практическая значимость работы.

Предложенные в диссертации конструкции микрополосковых СВЧ- устройств для измерений диэлектрической проницаемости жидких кристаллов и других веществ существенно расширяют арсенал основных методов исследования материалов и способствуют развитию диэлектрических измерений в наиболее трудном дециметровом диапазоне длин волн. Наиболее значимые результаты работы определяются следующим:

1. Разработаны высокочувствительные микрополосковые датчики для измерения комплексной диэлектрической проницаемости ЖК, которые позволяют проводить электрополевые, температурные, частотные, релаксационные и другие исследования малых объемов 5x5x0,1 мм ) жидкокристаллических и других веществ, что весьма существенно при разработке и тестировании новых дорогостоящих материалов.

2. Найдены интересные для практики новые схемотехнические решения для увеличения чувствительности измерительных микрополосковых устройств и способы перестройки их собственных резонансных частот.

3. Практическое значение работы состоит, прежде всего, в показанных преимуществах микрополосковых устройств по сравнению с коаксиальными и волноводными конструкциями. Микрополосковые резонансные системы отличаются: а) повышенной степенью интеграции, компактностью, технологичностью, удобством работы и надежностью б) возможностью размещаться в миниатюрных термостатах и в узких зазорах, например электромагнита, необходимого для получения заданной ориентации молекул относительно СВЧ-электрического поля в) хорошими функциональными возможностями за счет создания гибридных коаксиально - микрополосковых систем с сосредоточенными и распределенными элементами г) простотой и удобством создания автогенераторных измерительных устройств.

4. Проведены демонстрационные измерения диэлектрических спектров ряда ЖК веществ и показано их соответствие с некоторыми ранее измеренными спектрами. Подтверждены и детально исследованы наблюдаемые в диэлектрических спектрах особенности в области частот ~ 300 МГц и выше. Продемонстрирована возможность применения микрополосковой техники для изучения биополимеров и пористых сред.

5. Созданы практические методы, алгоритмы и тексты компьютерных программ для анализа «размытых» диэлектрических спектров веществ. Определены характерные ФРВР для ряда ЖК и показана перспективность такого аналитического подхода к изучению молекулярной динамики веществ.

Реализация результатов работы.

Создан комплекс высокочувствительных диэлектрометрических устройств на основе микрополосковых резонаторов, работающий в широком диапазоне частот от 50 до 9000 МГц. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение для измерений диэлектрических характеристик жидкокристаллических материалов, используемых при создании СВЧ устройств в рамках научно-исследовательских и прикладных программ (научно-исследовательская программа 2.1.2.3 фотонно-кристаллические материалы и устройства для оптоэлектроники, СВЧ-техники и нанофотоники).

Научные положения выдвигаемые на защиту.

1. Схемотехнические решения микрополосковых устройств для диэлько-метрических измерений ЖК, позволяющие учитывать их специфику и определять диэлектрические характеристики однородно упорядоченных жидкокристаллических мезофаз с точностью не хуже Дв/в = ±0,005, а тангенс угла диэлектрических потерь ± 0,01.

2. Способы дискретной и непрерывной перестройки частоты измерительных датчиков с малым шагом 20 - 50 Мгц) в диапазоне частот от 50 до 1500 МГц с помощью сменных микрополосковых вставок, а также сосредоточенных индуктивных и емкостных элементов, в том числе и варакторов.

3. Новые концепции создания измерительных датчиков на основе нерегулярных микрополосковых резонаторов с неэквидистантным спектром собственных резонансных частот для повышения чувствительности датчиков и возможности измерять как малые (е ~ 2 - 3), так и большие (в ~ 20 - 80) величины диэлектрической проницаемости.

4. Автогенераторную схему диэлькометрического датчика на основе кольцевого микрополоскового резонатора и возможности её применения для решения широкого круга исследовательских задач.

5. Существование мелкомасштабных осцилляций резонансного типа вблизи 300 МГц, которые накладываются на релаксационную область дисперсии. Установлено их влияние на эффект смены знака диэлектрической анизотропии в области релаксации.

6. Методику и алгоритмы определения важнейшей диэлектрической характеристики исследуемых образцов - функции распределения времени релаксации непосредственно из эксперимента. Впервые получен немонотонный вид ФРВР, максимумы которой указывают на существование характерных для исследуемых ЖК релаксационных процессов.

7. Результаты анализа влияния изменений в молекулярной структуре жесткого остова молекул, а также изменения длины подвижных алкильных групп на времена релаксации и вид ФРВР для продольной и перпендикулярной компоненты диэлектрической проницаемости.

8. Установленная закономерность того, что размытие дисперсионного спектра перпендикулярной компоненты ЖК с короткими «хвостовыми» метиле-новыми группами (число атомов углерода п = 3) обусловлено двумя или тремя независимыми временами релаксации. Для жидкокристаллических соединений с более длинными алкильными группами диэлектрический спектр должен описываться с помощью ФРВР.

9. Методические разработки: калибровка датчиков, двухчастотные методы измерений времени дебаевской релаксации, метод диэлектрических измерений на частоте полюса затухания, способы измерений диэлектрической проницаемости пористых матриц с ЖК, методы и алгоритмы для численного анализа диэлектрических спектров.

10. Возможность применения микрополосковых измерительных устройств для изучения пористых сред, заполненных ЖК, высокомолекулярных биополимеров и композиционных смесей биополимеров с ЖК.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях «Спутниковые системы связи и навигации» (Красноярск 1998.), Всероссийская научно - практическая конференция «Решетневские чтения» (Красноярск, 1998г.), Всероссийской с международным участием конференции «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 1998г.), International conference on Actual problems of electronic instrument engineering proceedings, (Novosibirsk, 1999). XIII Conference on Liquid Crystals (Krynica, Poland, 1999r.). 18th International Liquid Crystal Conference (Sendai, Japan, 2000). 6th European Conference on Liquid Crystals, (Halle, Germany, 2001). International Conference "Functional Materials", (Crimea, Ukraine, 2001). Международная конференция «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред», (Барнаул, 2001). Conference on Liquid Crystals (Zakopane, Poland, 2001, 2003). Всероссийская конференция молодых. ученых и студентов посвященной 110-й г. дня Радио) Красноярск-2005. Международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Новосибирск, АПЭП-1998, 2002, 2004, 2006) . Международная конференция «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии»,

Севастополь, 1998, 1999, 2000, 2001, 2003, 2005, 2006, 2007), приглашенный доклад на Международную научно-практическую конференцию «Актуальные проблемы радиофизики». (Четвертые ставеровские чтения). Красноярск. 2006. (Томск 2006), Международная конференция «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Крым, Алушта. Украина 2006), Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. (2006. Красноярск).

Публикации. Всего автором опубликовано 123 печатных работ. Основные результаты диссертации изложены в 55 работах, 25 из которых опубликованы в центральных и зарубежных журналах (ЖТФ, Письма в ЖЭТФ, ФТТ, Доклады АН, Mol.Crystal Liquid Crystal). Получено авторское свидетельство на полезную модель и два патента России на изобретения.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 304 страницах машинописного текста, иллюстрирована 123 рисунками, содержит 5 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 263 наименований на 27 страницах.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложена и научно обоснована концепция создания резонансных датчиков для диэлектрических измерений жидких кристаллов на основе несимметричных микрополосковых линий передач. Датчики включают в себя распределенные и сосредоточенные элементы, которые образуют резонансный контур со специальной емкостной измерительной ячейкой, размещенной в пучности СВЧ-электрического поля резонатора. Сформулированы основные требования к измерительной ячейке, в которой формируется однородно ориентированная жидкокристаллическая фаза с заданным направлением «директора». Определен минимальный объем исследуемого вещества 2,5 мм ), позволяющий снимать частотные, температурные и электрополевые зависимости диэлектрической проницаемости ЖК с точностью не хуже чем Ае/е, = ± 0.005, а тангенс угла диэлектрических потерь ± 0,01.

2. Разработана схема автогенераторного микрополоскового датчика, позволяющая оперативно снимать температурные, электрополевые и быстро-протекающие временные процессы переориентации дипольных молекул.

3. Теоретически и экспериментально исследованы электродинамические свойства нерегулярных микрополосковых резонаторов и предложены новые принципы диэлектрических измерений, использующие особенности неэквидистантного спектра собственных частот таких резонаторов. Сконструировао на серия датчиков, обладающих чувствительностью (As/s = 10" ), и возможностью одновременного измерения как малых, так и больших величин диэлектрической проницаемости веществ (б = 2 4- 80).

4. Усовершенствован двухчастотный метод оперативного определения де-баевского времени релаксации с помощью датчика со скачком волнового сопротивления по длине резонатора. Теоретически и экспериментально исследована конструкция замкнутого кольцевого нерегулярного резонатора и обоснованы различные методы диэлектрических измерений. По рассчитанным параметрам экспериментально изготовлен датчик для измерения относительной диэлектрической проницаемости на частоте 3,6 ГГц. Исследована зависимость е'экв двухкомпонентной матричной смеси ацетон - ЖК 5 СВ. Показано, что диэлектрическая проницаемость смеси полярная жидкость жидкий кристалл 5СВ подчиняется соотношению Лоренц-Лоренца для смесей.

5. Сконструированы частотно-перестраиваемые микрополосковые датчики с малым шагом перестройки 20 - 50 Мгц) для измерения дисперсии диэлектрической проницаемости ЖК в диапазоне частот от от 50 до 1500 МГц . Для более высоких частот, вплоть до 9 ГГц, разработаны датчики на нерегулярных и многомодовых резонаторах.

6. Установлено, что минимальным диэлектрическим потерям соответствует ситуация, когда направление «директора» совпадает с направлением СВЧ-электрического поля. Определены критические поля перехода Фредерикса в ЖК с различной величиной и знаком диэлектрической анизотропии и показано, что направление «директора» в используемой ячейке самопроизвольно устанавливается параллельно поверхности измерительных пластин.

7. Обнаружено, что для ЖК из группы алкилцианобифенилов в нематиче-ском и в изотропном состоянии на высокочастотном склоне ориентационной части диэлектрического спектра вблизи 300 МГц наблюдается дополнительная дисперсионная область, обусловленная диэлектрическими резонансами. Установлены следующие частоты резонансов (/*~160; 280; 360; 450; 550; 650 МГц), которые не зависят от типа мезогенов. Показано, что эти резонансы приводят к изменению не только величины, но и знака диэлектрической анизотропии ЖК 5СВ. Обнаруженные резонансы связываются с конформацион-ными переходами ближайших к жесткому остову молекулы секторов алкильной цепи, которые, в соответствие с данными ЯМР имеют времена для 1 и 2 сектора ~ 3x10"9 с, для 3 и 4 ~ 1,6х10"9 с.

8. Проведены экспериментальные исследования влияния длины алкиль-ных цепей и изменений молекулярной структуры ароматического остова циансодержащих молекул некоторых жидких кристаллов на их диэлектрические оптические и релаксационные свойства. Показано, что наблюдаемые изменения характерных времен релаксации связаны с изменением коэффициента молекулярной упаковки мезофаз. Установлено, что в ЖК с короткими «хвостовыми» группами п = 3 перпендикулярная компонента ДП может быть описана тремя дискретными временами релаксации. Для жидкокристаллических соединений с более длинными алкильными группами установлено, что диэлектрический спектр может быть описан с помощью ФРВР, максимумы которой указывают на характерные времена релаксации вращения молекул и вклад от внутримолекулярных движений алкильных групп.

9. Разработаны два численных алгоритма для восстановления ФРВР из измеренных диэлектрических спектров действительной и мнимой компонент ДП жидких кристаллов. Оба метода апробированы с использованием ЖК 5СВ, 7СВ, 70СВ и МББА. Впервые получены восстановленные функции распределения времен релаксации, позволяющие выявить характерные времена релаксации молекул исследованных образцов. Выявленные спектры времен релаксации жидких кристаллов обнаруживают совокупность дискретных и непрерывно протекающих релаксационных процессов, которые связываются с молекулярными движениями жесткого остова и гибких «хвостовых» алкильных групп соответственно. Показано, что предложенный метод получения информации о диэлектрических характеристиках и временах релаксации ЖК дает качественно и количественно правильные результаты.

10. Показано, что измерительные датчики на основе микрополосковых резонаторов могут быть с успехом использованы для изучения таких сложных объектов, как полимеры биологического происхождения и капсулированные в поровые матрицы жидкие кристаллы. Проведены частотные и температурные исследования полимера-полиоксибутирата и некоторых сополимеров, находящихся в твердом состоянии и в виде их растворов в хлороформе. Диэлектрическая проницаемость измеренных образцов ПОБ имеет величину £'«2,23 - 2,28. Результаты проведенных экспериментальных исследований позволяют утверждать, что достаточно высокие значения диэлектрических инкрементов растворов, а также обнаруженная их сильная зависимость от сред-невесовой молекулярной массы обусловлены изгибными механизмами поляризации полимерных цепей.

11. Получен и исследован композит жидкого кристалла 7СВ с биополимером. Выявлен факт существования диэлектрической анизотропии этого композита.

12. Предложена простая методика диэлектрических измерений пористых матриц с цилиндрическими порами и способ вычисления диэлектрической проницаемости матрицы и образца ЖК, введенного в поры. Проведены тестовые испытания методики, которые показали правильность определения диэлектрической проницаемости ЖК в порах.

1. Kremer F. Dielectric spectroscopy yesterday, today and tomorrow // Journal of Non - Crystalline Solids.- 2002 - V. 305.- No. 1-3. -P. 1-9.

2. Nozaki R., Bose Т.К. Broadband complex permittivity measurements by time-do-main spectroscopy // IEEE Trans. Instrum. Meas. -1990.-V. 39. P. 945-951.

3. Berberian G.J. King E. An overview of time domain spectroscopy// Journal of Non-Crystalline Solids.- 2002.- V. 305, No. 1-3. -P 10-18.

4. Felin.S., Galvan J.C., Felin Jr.S., Simancas J., Bastidas J.M., Morcillo M., Almeida E. Differences between apparent polarization resistance values obtained in the time and frequency domain // J. Electroanalitical Chem. 1995.- V. 381.-P. 1-4.

5. Gestilom В., Noreland E.A. Precision dielectric time-domain spectroscopy method in the gigagertz range // J. Phys. Chem. 1987.-Vol. 91. -N. 25.-P. 6329-6331.

6. Bond C., Peyrelasse J.J. Automatic measurement of complex permittivity using time-domain spectroscopy // Phys. E.: Sci. Instrum. 1982.-Vol. 15-N5.-P. 534-538.

7. Потапов А.А. Молекулярная диэлькометрия.- Новосибирск: Наука, 1994.-282 с.

8. Хиппель А.Р. Диэлектрики и их применение М.: Энергия, 1959.336 с.

9. Брандт А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах.-М.: Наука, 1963.- 370 с.

10. Эме Ф. Диэлектрические измерения. М.: Химия, 1967. - 223 с.

11. Тишер Ф. Техника измерений на сверхвысоких частотах М.: ФМ, 1963.-368 с.

12. Шестопалов В.П., Яцук К.П. Методы измерения диэлектрических проницаемостей вещества на сверхвысоких частотах // УФН.- 1961.- Т. LXXIV. вып. 4.-С. 721-755.

13. Волков A.A., Гончаров Ю.Г., Козлов Г.В., Лебедев С.П. Диэлектрические измерения и свойства твердых тел на частотах 10п-1012 Гц. -М.: Наука, 1990. с. 3-51. - (Труды института общей физики. Т. 25).

14. Завьялов A.C., Дунаевский Г.Е. Измерение параметров материалов на сверхвысоких частотах Томск: Изд-во Томского университета, 1985.-214 с.

15. Сусляев В.И., Корогодов В.С. К вопросу об измерении спектров магнитной и диэлектрической проницаемостей материалов с большими потерями.- Томск: Изд-во Томского университета, 1985. С. 110-122.

16. Afsar M.N., Birch J.R. The measurement of the properties of materials. //Proc. IEEE. 1986.-Vol. 74. -N. l.-P. 183-199.

17. Кошевой Г.И., Сологуб В.Г. О распространении основной квази-ТЕМ-волны в связанной микрополосковой линии // РЭ — 1983.- № 2. -С. 242-249.

18. Шварцман A.M. Расчет и конструирование устройств на полосковых линиях // Электроника. -1972. -Т.40. -№20.

19. Gopinas А., Horton R., Taster В. Microstrip less calculation // Electron Letters- 1971.-V. 6. -N. 2. -C. 242-249.

20. Сычев A. H. Управляемые СВЧ устройства на многомодовых полоско-вых структурах. Диссертация докт. техн. наук. — Томский гос. Университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) 2001. 355 с.

21. Сычев А.Н. Квазистатические параметры связанных микрополоско-вых линий с сильно неуравновешенной электромагнитной связью // Радиоэлектроника. 1988. - № 2 - С. 59-62.

22. Сычев А.Н. Расчет параметров несимметричной планарной и компланарной полосковых линий // Радиоэлектроника. 1988. - №1.- С. 76-79.

23. Сычев А.Н. Аналитическая модель связанной микрополоековой и ас-чет параметров несимметричной планарной и компланарно-желобковой линий для САПР // Известия Вузов. Электроника. — 1988. № 2- С. 66-76.

24. Sychev A.N. Calculation of the parameters of unbalanced planar and co-planar striplines // Telecommunication and radio engineering.-1988.-V. 43.-P. 123-127.

25. Беляев Б.А., Тюрнев В.В., Елисеев А.К. и др. Исследование микрополосковых резонаторов и устройств СВЧ на их основе. — Красноярск: ИФ. 1987.- 55 с. (Препринт №415 Ф АН СССР, часть I. Сиб. отд-ние, Ин-т физики им. J1.B. Киренского)

26. Силин Р.А., Гипсман А.И., Самохин Г.С. Полосковые линии и современные методы их расчета. // Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ. -1989-вып. 6(1449). 52 с.

27. Печатные схемы сантиметрового диапазона. Сб. статей (пер. с английского). -М.: ИЛ, 1956.

28. Нефёдов Е.И., Фиалвич Л.В. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях. М.: Советское радио. 1972. — 232 с.

29. Фу с ко В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование. Пер. с англ/ Под ред. В.И.Вольмана. М.: Радио и связь. 1990.-288 с.

30. Малорацкий Л.Г., Явич Л.В. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях. М.: Советское радио. 1972. — 232 с.

31. Бахарев С.Н., Вольман В.И., Либ Ю.Н. и др. Справочникпо расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. М.: Радио и связь. 1982.-71 с.

32. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1981. - 91 с.

33. Barry W.A. Broadband automated striplines technique for the simultaneous of a and permeability // IEEE Trans Microw. Theory and Techn. 1986. -V. 34. -No. 1.-P. 80-84.

34. Navarro J.A., K.Chang. Fellow. Varactor-tunable uniplanar ring resonator // IEEE Trans Microw. Theory and Techn. 1993.- V. 41, - No. 5.-P. 760-766.

35. Krupka J. and etc. A dielectric resonator for measurement complex permittivity of low loss dielectric materials as a function of temperatures//Meas. Sci. Tech.-1998. No. 9.- P. 1751-1758.

36. Krupka J., Derzakowski K. and etc. Complex permittivity of some ultralow loss dielectric crystals at cryogenic temperatures //Meas. Sci. Tech.-1999. -No. 10.-P. 387-392.

37. Kaatze U., Pottel A, Wallusch A. A new automated waveguide sustem for the precies measurement of complex permittivity of low-to-high-loss liquids at microwave frequencies //Meas. Sci. Tech.-1996. No. 6.- P. 1201-1207.

38. Тюрнев В.В. Квазистатическая теория связанных микрополосковых линий. Препринт № 557 Ф. - СО АН СССР. - Ин-т физики.- Красноярск -1989.-19с.

39. Беляев Б.А., Тюрнев В.В., Александров К.С. Исследование основных параметров диэлектриков с помощью нерегулярного микрополоско-вого резонатора. Тез. Докладов VI Всесоюзной конференции по физике диэлектриков. Томск: 1988. - С. 13.

40. Беляев Б.А., Иваненко A.A., Лексиков A.A. и др. Спектрометр ферромагнитного резонанса локальных участков тонких магнитных пленок. Красноярск: ИФ. 1995. 57 с. (Препринт №761 Ф АН РАН. Сиб. отд-ние, Ин-т физики им. Л.В. Киренского.)

41. Сусляев В.И., Журавлев В.А., Кочеткова Т.Д., Судаков С. В Автоматизированная установка для исследования температурной зависимости спектров диэлектрической проницаемости полярных жидкостей в диапазоне 0,1-1,25 ГГц. // ПТЭ. -2003 .-№ 5.-С. 1-5.

42. Кочеткова Т.Д. Температурные зависимости спектров диэлектрической проницаемости воды и водных растворов спиртов в области релаксации: Диссертация канд. физ.-мат. наук. Томский гос. Университет. 2003. - 125 с.

43. Беляев Б.А., Тюрнев В.В., Журавлев В.А., Кириченко В.И., Сусляев В.И. Ячейка для измерения диэлектрической постоянной жидкости //Авт. свид. СССР №1720032. 1992. Б.И. №10.

44. Bernard P.A., Gautray J. М. Measurement of dielectric constant using a microstrip ring resonator // IEEE Trans, on Microwave Theory and Tech. 1991.-V. MTT-39. - No. 3. - P.592-595

45. Coen S., Gladwell G. A Legendre approximation method for the circular microstrip disk problem. // IEEE Trans, on Microwave Theory and Tech. -1977.-V. MTT-25.Nol.-P. 1-7.

46. Г.И. Веселов, E.H. Егоров, Ю.Н. Алехин и др. Микроэлектронные устройства СВЧ: Учеб. пособие для радиотехнических специальностей вузов. М.: Высш. Школа, 1988. -280 с.

47. Беляев Б.А., Тюрнев В.В. Исследование частотных зависимостей коэффициентгов связи микрополосковых резонаторов. Красноярск: ИФ. 1991.43 с. (Препринт №695Ф АН СССР. Сиб. отд-ние, Ин-т физики им. JI.B. Кирен-ского.)

48. Беляев Б.А., Тюрнев В.В.Взаимодействие параллельных микро-полосковых резонаторов // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. -1990.- вып. 4(428). -С. 25-30.

49. Беляев Б. А., Тюрнев В.В.Способ измерения диэлектрической проницаемости подложки // Авт. Свидетельство СССР №1800335.- 1993. — БИ № 9.

50. Беляев Б.А., Лексиков A.A., Тюрнев В.В., Шихов Ю.Г. Микрополосковый датчик для исследования диэлектрической проницаемости материалов на сверхвысоких частотах. // ПТЭ. -1997. -№. 3. -С. 112-115.

51. Беляев Б.А., Лексиков A.A., Тюрнев В.В. Микрополосковый метод исследования диэлектрической проницаемости на сверхвысоких частотах. // ПТЭ. -1995. № 5. - С. 123-130.

52. Беляев Б.А., Лексиков A.A., Тюрнев В.В. Ячейка для измерения диэлектрической проницаемости жидкостей. // Патент РФ №2089889. 1997. -БИ№ 25.

53. Беляев Б.А., Лексиков A.A., Александровский A.A. Трубчатый датчик для измерения диэлектрических характеристик жидкости. // Патент РФ №2222024. 2004. БИ № 2.

54. Беляев Б.А., Лексиков A.A., Сергиенко П.Н., Шихов Ю.Г. Датчик для измерения диэлектрических характеристик жидкостей. // Патент РФ №2134425. 1999. БИ. № 22.

55. Миронов В.Л., Санин И.В., Метод калибровки полоскового резонатора при измерениях комплексной диэлектрической проницаемости влажных почв и грунтов // ПТЭ 2006. -№ 1. -С. 128-133.

56. Капустин А.П. Электрооптические и акустические свойства жидких кристаллов. М.: Наука, 1973.-231 с.

57. Де Жен П. Физика жидких кристаллов.-М.: Мир, 1977-400 с.

58. Блинов JI.M. Электро-и магнитооптика жидких кристаллов. М.: Наука, 1978.-384 с.

59. Богуславский Л.И. Жидкие кристаллы. Под. Ред. Жданова С.И. -М.: Химия, 1979.-205 с.

60. Сонин А.С. Введение в физику жидких кристаллов. М.: Наука, 1983. -319 с.

61. Пикин С.А. Структурные превращения в жидких кристаллах. М.: -Наука, 1981.-336 с.

62. Базаров И.П., Геворкян Э.В. Статистическая физика жидких кристаллов. Изд-во Московского университета. 1992.- 495 с.

63. Капустин А.П. Экспериментальные исследования жидких кристаллов. -М.: Наука, 1978.-368 с.

64. Faber Т.Е.A continuum theory of disorder in nematic liquid crystals Pt. 1 // Proc. R. Soc. London. A. 1977.- V. 353.- No. 2.- P. 247-253.

65. Faber Т.Е. Theory of nematic order // Phil. Trans. R. Soc. London. A. 1983. -V. 309. -No. 1. -P. 115-126.

66. Eringen A.C.A unified continuum theory of liquid crystals // J. Phys. Engineering. Science. 1997. -V. 50 - No. 2. P. 73-84.

67. Аверьянов E.M. Эффекты локального поля в оптике жидких кристаллов- Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1999.-552 с.

68. Лукьянченко Е.С., Козунов В.А., Григос В.И. Молекулярная ориентация нематических жидких кристаллов.// Успехи химии.-1985. Т. LIV.-№2.-C. 214-238.

69. Creagh L.R., Kmetz A.R. Mechanism of surface alignment in nematic liquid crystals // Mol.Cryst.Liq.Cryst. -1973. -V. 24.-P. 59-68.

70. Марусий Т.Я., Резников Ю.А., Решетняк В.Ю., Чигри-нов В.Г Энергия сцепления нематических жидких кристаллов с ориентирующими поверхностями и методы ее определения //Поверхность 1990.-№7.-С. 5-23.

71. Barbero G., Gabbasova Z., Osipov M.A. Surface order transition in nematic liquid crystals // J. Phys. II. 1991. -V. 1.- No. 6. -P. 691-705.

72. Barbero G., Durand G., Osipov M.A. Order parametr spatial variation and anchoring energy for nematic liquid crystals // J. Appl. Phys.- 1991. -V. 69.-No. 10. -P. 6969-6973.

73. Stewart I.W., Faulkner T.R. The stability of nematic liquid crystals under crossed electric and magnetic fields// Appl. Mathematics. Lett. 2000.- V.13.- No. 4.-P. 23-28.

74. Stewart I.W., Faulkner T.R. Director orientation in nematic liquid crystals using crossed electric and magnetic fields// J. Phys. A; Mathematical and general. -1995.- V. 28. No. 19.-P. 5643-5652.

75. Mottram N.J., Hogan S.J. Magnetic field-induced changes in molecular order in nematic liquid crystals // Continuum Mech.Thermodyn. 2002.- V. 14. - P. 281-295.

76. Аверьянов E.M. Макроскопические эффекты конформационной подвижности молекул мезофаз. Красноярск: ИФ. 1980. - 50 с. (Препринт № 121 Ф АН СССР. Сибирское, отделение, Ин-т физики им. JI.B. Киренского)

77. Emsley J.W., Lindon J.С. Luckhurst G.R. Chain ordering in the nematic mesophase of 4-w-alcyl-4'-cyanobiphenyls. A magnetic resonance investigation//Mol. Phys.- 1975. -V. 30.-P. 1913-1916.

78. Emsley J.W., Luckhurst G.R., Stockley C.P. The deuterium and proton N.M.R. spectra of the partially deuterated nematic liquid crystal 4-n-pentil-4'-cyanobiphenyl // Mol. Phys.- 1981. -V. 44.-P. 565-580.

79. Dong Y.D. Deuteron NMR study of a long-chain smectic liquid crystal: Molecular order and dynamics // Phys. Rev. E 1999-V. 60.-N. 5.-P. 5631-5638.

80. Bender M., Holstein P., Geschke D. Electrically induced dynamic processes in nematic liquid crystal // J. Chem. Phys. 2000.- V. 113-No. 6. -P. 2430-2439

81. Pivovarova N.S., Boldeskul I.E., Shlyagenko S.V., Fialkov Yu.A. Conformation analysis of MBBA fluorinated analogues by 1H- and 13C -NMR//J. Mol. Struct. 1988.-V. 174.-N. 2.-P. 297-302.

82. Dvolaitsky M., Poldy F. Taupin C ."Melting" of the aliphatic chains in a solid-smectic-B transition // Phys. Lett 1973. -V. 45A. -No. 6. -P. 454-456.

83. Rao K.V.S., Hwang J.S., Freed J.H. Symmetry of orientational order fluctuations about the nematic-isotropic phase transition: An ESR study // Phys. Rev. Lett.- 1976.-V. 37.-N. 9.-P. 515-518.

84. Aver'yanov E.M. Conformation and orientational order of molecules in nematic liquid crystals // J. Structural Chemistry. 2001.-V. 42.-N. 4.-P. 601-609.

85. Shih-Tson Wu. Infrared markers for determining the order parameters of uniaxial liquid crystals // Appl. Opt 1987.-V. 26.-N. 16.-P. 3434-3440.286

86. Аверьянов Е.М. Спектральные особенности комбинационного рассеяния света в нематическом жидком кристалле // Оптика и спектр.-1988. -Т. 65.- № 4. -С. 868-874.

87. Аверьянов Е.М., Вайткявичюс А., Корец А.Я., Сирут-кайтис Р., Сорокин А.В. Изучение ориентационно-статистических свойств жидких кристаллов класса толанов оптическими методами// ЖЭТФ.1979. -Т. 76. -№ 5.-С. 1791-1802.

88. ЯковенкоС.Е., Науменко В.И., Минько А.А., Ксенофон-това Н.М. Спектры КР и ориентационно-статистические свойства молекул нематических жидких кристаллов// Журн. прикл. спектроскопии 1982. -Т. 37-№2.-С. 301-305.

89. Fontana М., Rosi В., Kirov N., Dozov I. Molecular orientational motion in liquid crystals: A study by Raman and infrared band-shape analysis // Phys. Rev. A.- 1986.-V. 33.-N. 6.-P. 4132-4142.

90. Аверьянов E.M., Жуйков В.А., Корец А.Я., Шабанов В.Ф., Адоменас П.В. Критический рост флуктуаций изгиба молекул и характер фазового перехода нематик-изотропная жидкость. // Письма в ЖЭТФ.1980. -Т. 31.- № 9.-С. 511-514.

91. Аверьянов Е.М., Адоменас П.В., Жуйков В.А., Зырянов В. Я., Ориентационное плавление гибких цепей молекул и характер фазового перехода нематик-смектик. // Письма в ЖЭТФ. -1986. -Т 43. -№ 2.-С. 89-92.

92. Mitra В. Orientational ordering from molecular polarizabilities and an odd-even effect in nCB homologous series // Phase. Trans.- 1992.-V. 37.-P. 131-140.

93. Dunn C.J., Le Masurier P.J., Ludechurst G.R. Odd even effect in the director dynamics of the nematic phases formed by symmetric and nonsymmetric liquid crystals dimers // Phys. Chem. Chem. Phys. 1999. -V. 1. - No. 16.-P. 3757-3764.

94. Беляев В.В. Влияние геометрических и электронных характеристик молекул нематических мезогенов на их микроскопические и физико-химические свойства // Изв. АН. СССР. физика.-1996. -Т. 60. -№ 4. -С. 12-35.

95. Tsvetkov N.V., Zuev V.V., Ksenofontov I.V., Tsvetkov V. N Comparison Orientation elasticity of nematic dimmers // Mol.Cryst.Liq.Cryst -1999.-V. 331.- Part IV of V.-P. 1901/41-1907/47.

96. Kobinata S., Kobayashi Т., Yoshida H et.al. Molecular conformation and orientational order in nCB liquid crystals // J. Mol. Struct. -1986. V. 146.- No. 2.- P. 373-382.

97. Kobayashi Т., Yoshida. H., Chandani A.D.L., et. Al. Molecular ordering in liquid crystals and end chains on the even-odd effect // Mol.Cryst.Liq.Cryst 1986 - V. 136.-No. 1-2. - P. 267-279.

98. Urban S., Gestblom. Bo., Wurflinger A. Comparison of the dielectric relaxation data for the isotropic and nematic phases of three homologous series: nCB, nOCB and nPCH, (n=5^8) // Mol.Cryst.Liq.Cryst 1999.- V. 331.- Part IV of V.-P. 1973/113-1973/120.

99. Emsley J.W., Luckhurst G.R., Shilstone G.N. The orientation order of nematogenic molecules with flexible core. A dramatic odd-even effect. // Mol. Phys.- 1984.-V. 53.-P. 1053-1056.

100. Базаров И.П., Геворкян Э.В., Поляков В.М. Решеточная модель бимезогенных соединений // ЖФХ. 1989. -Т. LXIII - № З.-С. 773-774.

101. Marcelja S. Chain ordering in liquid crystals. Even-odd effect // J.Chem.Phys 1974. -V. 60.-No. 9.-P. 3599-3603.

102. Emsley J.W., Luckhurst G.R., Stockley C.P. //Proc.Roy.Soc. London 1982. -V. A381.-№ 1780.-P. 117-138.

103. Герасимов А.А., Лисецкий JI.H., Тищенко В.Г. Четно-нечетные эффекты конформационной подвижности в молекулярностатистической теории мезофазы // Хим. Физика. 1985. -Т. 4. -№ 2.- С. 173-177.

104. Герасимов А. А. Ориентационное упорядочение мезогенных молекул с внутренними степенями свободы // Хим. Физика. 1986. -Т. 5.-№ 10.- С. 1351-1357.

105. Волохина А.В., Годовский Ю.К. и др. Жидкокристаллические полимеры. Изд-во Химия. 1988.- 416 с.

106. Осипов М.А. Молекулярные модели жидких кристаллов.// Изв. АН. СССР, физика.-1989. -Т. 53. -№ 10. -С. 1915-1934.

107. Беляев В.В., Немцов В.Б. Молекулярное трение и вращательная вязкость нематических жидких кристаллов // ЖФХ. -1992. -Т. 66.-№ 10. -С. 2763-2772.

108. Захаров А.В., Миранцев JI.B. Динамические и диэлектрические свойства жидких кристаллов.// ФТТ.-2003. -Т. 45. -№ 1. -С. 174-179.

109. Wacrenier J.M., Druon. С., Lippens D. A study of experimental results obtained for dielectric relaxation of several mesomorphous members of the alkylcyanobiphenyl series // Mol. Cryst. 1981. -V. 43. -No. 1- P. 97-112.

110. Фрелих Г. Теория диэлектриков. — М.: Издательство иностранной литературы, 1960. 251 с.

111. Потапов А.А Мицек М.С. Диэлектрическая поляризация. Иркутск: Изд. Иркутский университет, 1986 - 264 с.

112. Maier W., Meier. G.Eine eimache theorie der dielektrischen eigenschanen homogen orientierter kristallinfiussiger phases desnematisches typs//Natur-forsch. 1961. -V. 16 a.- P. 262-267.

113. Parneix J.P., Chapoton A., Constant E. Properietes dielectriques du p-methoxyphenylazoxy-px -butylbenzene en phases nematique et liquide // J. Physique (Fr). 1975. -V. 36. -No. 11. -P. 1144-1149.

114. Schadt J. Dielectric properties of some nematics with strong positive dielectric anisotripy // J. Chem.Phys. 1972 - V. 56. -P. 1494-1497.

115. De Jeu W.H., Van Der Veen. J. Instabilities in electric fields of a nematic liquid crystals with large negative dielectric anisotripy // Phys. Lett. 1973-V. 44A - P. 277-278.

116. С ar r E. F. Influence of electric and magnetic fields on dielectric constant and loss of the liquid crystal anisaldazine// J. Chem. Phys. 1963.-V. 38.-No. 7. - P. 1536-1540

117. Gummins P.G., Dunmur. D.A., Laider D.A. Dielectric properties of nematic 4-4л-w-pentilcy anobiphenyl // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1975. -V. 30-No. 1-2.-P. 109-123.

118. Ikeno S., Yokoyama M., Mikava H. Dielectric behavior of nematic liquid crystal under DC electric field // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1976. -V. 36.-P. 89-98.

119. Karat P.P., Madhusudana N.V. A study of the dielectric relaxation in nematic liquid crystals using Fredericksz transition technique // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1977. -V. 42. -No. 1-3.-P. 57-65.

120. Ratna B.R., Shashidhar R. Dielectric studies on liquid crystals of strong positive dielectric anisotropy // Mol.Cryst.Liq.Cryst. 1977. -V. 42. -P. 185-192.

121. Khesse H., Selbmann Ch. Dielectric properties of multi-component system // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1978. -V. 44.-P. 179-192.

122. Dunmur D.A., Manterfield M.R., Miller W.H., Dunleavy J. К. The dielectric and optical properties of the homologous series of cyano-alkyl-biphenyl liquid crystals // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1978. -V. 45.-P. 127-144.

123. Цветков B.H., Ковшик А.П., Рюмцев Е.И., Коломиец И.П. Макарьев М.А., Даугвилла Ю.Ю. Диэлектрическая релаксация в жидкокристаллическом а-цианстильбене // Докл. АН СССР. 1975. Т. 222. -№ 6.-С. 1393-1396.

124. Рюмцев Е.И., Ковшик А.П., Полушин С.Г., Цветков В.Н. Релаксация нормальной составляющей диэлектрической проницаемости нематических жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией // Докл. АН СССР. 1977. -Т. 237. - С. 90-93.

125. Т.А., Цветков В.Н. Молекулярные механизмы диэлектрической релаксации в жидкокристаллическом 4-нитрофенилен-4'-н-октилоксибензоате // Докл. АН СССР. 1978. -Т. 239.-№5-С. 1150-1153.

126. Рюмцев Е.И., Ковшик А.П., Полушин С.Г. Адоменас П. В. Механизмы дипольной поляризации нематических жидких кристаллов с отрицательной диэлектрической анизотропией // Кристаллография.- 1980. -Т. 25-№2.-С. 343-348

127. Осипов М.А. Диэлектрическая проницаемость и проблема локального поля в жидких кристаллах // Кристаллография- 1986. -Т. 31.- № 6. С. 1051-1058.

128. Осипов М.А. Статистическая теория диэлектрической проницаемости жидких кристаллов // ФТТ. 1985 - Т. 27. - № 6- С. 1051-1054.

129. De Jeu W.H., Berdewijk. P. Physical studies of nematic azoxyben-zenes II. Refractive indices and the internal field // J.Chem.Phys. 1978. -V. 68.-N. l.-P. 109-111.

130. Hauser A., Pelsl G., Selbam C. et. al. Order parameter and molecular polarizabilities of liquid crystals with nematic and smectic phases// Mol.Cryst.Liq.Cryst. 1983. -V. 91. -No. 1-2.-P. 97-103.

131. Климонтович Ю.Л., Осипов М.А, Эгибян А.В. Статистическая теория диэлектрической проницаемости жидких кристаллов // Кристаллография. 1985. -Т 30. - № 3- С. 445-454.

132. Губкин А.Н. Релаксационная поляризация диэлектриков// Изв.ВУЗ (физика). 1979. - № 1. -С. 56-73.

133. Ratna B.R., Shashidhar R. Dielectric properties of some nematics of positive dielectric anisotripy // Mol.Cryst.Liq.Cryst. 1978. -V. 45. -No.l-2.-P. 103-116.

134. Mada M., Nishikawa A. Dielectric properties of n-Pentyl-p-n-Cyanobiphenyl in wide frequency range// Jpn. J. Appl. Phys. 1993.-V. 32,-No. 7B part 2. - P. L1009-L1010.

135. Сабуров Б.Г., Мамабаев У., Раджаб И.У., Адоменас П.В. Дипольная структура молекул и диэлектрическая релаксация в жидкокристаллическом 4п-нитротиофенил-4'-гексилоксибензонате // Докл. АН СССР. -1989. -Т.306.- № 6.- С. 1393-1396.

136. Науменко В.И., Безбородов B.C., Паничев М.И. Диэлектрическая релаксация цианосодержащих нематогенов // Кристаллография.-1989 Т. 34. -№ 4. -С. 1044-1046.

137. Cui M., Kelly J.R. Temperatuere dependence of visco-elastic properties of 5CB // Mol.Cryst.Liq.Cryst. 1999. -V. 331 .-P. 49-57.

138. Schad Hp., Zeller H.R. Importance Universal low for rotation viscosity of nematic liquid crystals// Phys. Rev. A. 1982. -V. 26. -No. 5 - P. 2940-2945.

139. Zakharov A.V., Komolkin A.V., Maliniak A. Rotation viscosity in nematic liquid crystals: A theoretical treatment and molecular dynamics simulation// Phys. Rev. E. 1999.- V. 59.-No. 6.- P. 6802-6807.

140. Беляев В.В., Гребенкин М.Ф., Петров В.Ф. Молекулярное трение и вращательная вязкость нематических жидких кристаллов // Ж.Ф.Х. -1990. -Т. 64. -№ 4. -С. 958-2772.

141. Беляев В.В. Вычисление вращательной вязкости и температуры стеклования нематических жидких кристаллов методом инкрементов// Ж.Ф.Х.-1991. -Т. 65. -№ 6. -С. 1679-1683.

142. Druon. С., Wacrenier J.M. Propriétés diélectriques a large bande de frequencies du 4 cyano 4" octylbiphenyl en phases smectique nematique et liquide // J. Physique (Fr). 1977. -V. 38. -No. l.-P. 47-50.

143. Parneix J.P., Legrand C., Toutain S. Automaticpermettivitymeasurements in a wide frequency range. Application to anisotropic fluids.// IEEE Trans Microwave Theory and Techn. 1982. -V. 30.-No. 11- P. 2015-2017.

144. Lippens D., Parneix J.P., Chapoton A. Etude du 4 heptyl 4' cyanobiphenyl a partir de l'analyse de ses properietes dielectriques // J. Physique (Fr). 1977. -V. 38. -No. 11.-P. 1465-1471.

145. Buka A., Oven P.G., Price A.H Importance Dielectric relaxation in the nematic and isotropic phases of n-heptyl-and n-heptoxy-cyanobiphenyl // Mol.Cryst.Liq.Cryst. 1979. -V. 51.- P. 273-284.

146. Cole R.N. Theories dielectric polarization and relaxation. B kh. "Progress in dielectric" vol.3. London: 1961,- 246 p.

147. Ratna B.R., Shashidhar R. Dielectric dispertion in 4'-n-Alkyl-4-Cyanobiphenyls //Mol.Cryst.Liq.Cryst. 1977. -V. 42.-P. 185-192.

148. Judzyn J., Czechowski.G., Douali R., Legrand C. Onthemo-lecular interpretation of the dielectric relaxation of nematic liquid crystals //Liq.Cryst. 1999. -V. 26.-No. 11.-P. 1591-1597.

149. Bose T.K., Campbell B., Yagihara S., Thoen.J. Dielectric relaxation study of alkylcyanobiphenyl liquid crystals using time-domain spectroscopy //Phys.Rev. A 1987. -V. 16,-No. 12.-P. 5767-5773.

150. Toriyama K., Dunmur D.A. A new model for dipole-dipole association in mesogenic systems // Mol. Phys. 1985. -V. 56 - P. 479-484.

151. Dunmur D.A., Toriyama K. Dipole association of polar mesogens in a liquid crystals solvent // Mol.Cryst.Liq.Cryst. 1995. -V. 264.- P. 131-144.

152. Dunmur D.A. Dielectric studies of intermolecular and intramolecular interactions in nematic liquid crystals // Liq.Cryst. Proceeding of SPIE 2002. -V. 4759.- 0277-786X/02.

153. Bauman D., Wolarz E., Bialecka-Florjanczyk E. Dielectric study of the liquid crystalline dimmer a,co-bis (4Л -Cyanobiphenyl -4 yloxy)decane // Liq.Cryst. 1999.- V. 26.-No. 1.- P. 45-49.

154. Ferrarini A., Nordio P.L. Molecular motion of 4-n-alkyl-4"-cyanobiphenyls in liquid crystal phases // Mol.Cryst.Liq.Cryst. 1991.- V. 198.- P. 159-170.

155. Williams G., Watts D.S. //Trans. Faraday. Soc. 1970. -V. 66-P. 80-85.

156. Поплавко Ю.М. Физика диэлектриков.- Киев: Выщашк. 1980- 264 с.

157. Bello A., Laredo Е., Grim an М. Distribution of relaxation times from dielectric spectroscopy using Monte Carlo simulated annealing: Application to ct-PVDF.// Phys. Rev. В 1999. -V. 60. -No. 18.- P. 12764-12774.

158. Alvarez F., Alegria A., Colmenero J. Relationship between the time-domain Kolhlrausch-Williams-Watts and frequency-domain Havriliak-Negami relaxation function // Phys. Rev. В 1991. -V. 44. -No. 18.- P. 7306-7401.

159. Wagner H., Richert R. Thermally stimulated modulus relaxation in polymers: method and interpretation // Polymer 1997. -V. 38. -No. 23.-P. 5800-5806.

160. Сусляев В.И., Тарасенко П.Ф., Журавлев А.В., Журавлев В.А. Выбор модели диэлектрической релаксации вещества на основе проверки гипотез //Изв. ВУЗов. Физика-1999.-Т. 42 -№ 11. С. 15-22.

161. Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область слабых полей) М.; JI: Энергия, 1949 - 206 с.

162. Браун В. Диэлектрики. М.: Издательство иностранной литературы 1961.-315 с.

163. Bottcher C.J.F. Theory of electric polarisation. В кн.: Elsevier Publishing Company. Amsterdam, Huston, London, New-York. 1961- 492 p.

164. Гудков О.И. Механизмы, методология и метрология исследований дисперсии диэлектрической проницаемости газообразных, жидких и твердых веществ в широком диапазоне частот: Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.ф.м.н. — М.: - 1989.

165. Jonsher А.К. Dielectric relaxation in solids. Chelsea, Dielectric Press, London, 1983.-380 p.

166. Гайдук В.И. Теория диэлектрической дисперсии полярных сред М.: -Изд. МФТИ, 1980. 92 с.

167. Костюков Н.С., Лукичев А.А., Муминов М.И., Аташ С.М., Скрипников Ю. С. в и tg 5 при облучении М.: Наука, 2002-326 с.

168. Стефанович В.А., Глинчук М.Д., Хилчер Е.В., Кириченко Е.В. Физические механизмы, приводящие к распределению времени релаксации в разупорядоченных диэлектриках // ФТТ.-2002. -Т. 44. -№ 5. -С. 906-911.

169. Нигматуллин P.P., Рябов Я.Е. Диэлектрическая релаксация типа Коула-Девидсона и самоподобный процесс релаксации // ФТТ.-1997.-Т. 39. -№ 1.-С. 101-105.

170. Palmer R.G., Stein D.L., Abrahams Е., Anderson P.W. Models of hierarchically constrained dynamics for glassy relaxation// Phys. Rev. Lett. 1984. -V. 53. -No. 10.-P. 958-961.

171. Alvarez F., Alegria A., Colmenero J. A new method for obtaining distribution of relaxation times from frequency relaxation spectra // J.Chem.Phys. -1995. -V. 103. -No. 2. -P. 798-806.

172. Валенкевич В.А., Мецик M.C., Гудков O.H. Численный расчет функции распределения времени диэлектрической релаксации при изучении дисперсии и поглощения полярных жидкостей // Изв. ВУЗ. 1982.- Т. XXV. -№ 3. -С. 37-40.

173. Ктиторов С.А. Об определении функции распределения времен релаксации по диэлектрическим потерям // Письма в ЖТФ. 2003.- Т. 29. -№ 22.- С. 74-79.

174. Imanishi Y., Adachi К., Kotaka Т. Dielectric relaxation spectra for the bulk and concentrated solutions of cis-polysoprene // J. Chem. Phys. -1988. -V. 89.-No. 12.-P. 7593-7598.

175. Тихонов A.H., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач- М: Наука, 1986 264 с.

176. Смирнов В.И. Курс высшей математики- М: Государственное изд. Технико теоретической литературы, 1951- Т.4. -803 с.

177. Лещенко М.А., Поплавко Ю.М. Анализ размытых диэлектрических спектров // Укр. Физ. Журн. 1992. -Т. 37.- № 6. С. 898-904.

178. Schafer Н., Sternin Е., Stannarius R., Arndt М., Kremer F. Novel approach to the analysis of broadband dielectric spectra // Phys. Rev. Lett. -1996. -V. 76. -No. 12.- P. 2177-2180.

179. Macdonald J.R. Exact and approximate nonlinear least-squares of dielectric relaxation spectra//J. Chem. Phys 1995. -V. 102. -No. 15. -P. 6241-6249.

180. Morgan F.D., Lesmes D.P. Inversion for dielectric relaxation spectra// J. Chem. Phys 1995. -V. 100. -No. 1. -P. 671-681.

181. Alvarez F., Alegria A., Colmenero J. Relationship between the time-domain Kohlrausch-Williams-Watts and frequency-domain Havriliak-Negami relaxation function // Phys. Rev. В 1991. -V. 44. -No. 14. -P. 7306-7312.

182. Pelster R., Kruse Т., Krauthauser H.G., Nimtz G. Analysis of two-dimensional energy and relaxation time distributions from temperature-dependent broadband dielectric relaxation spectroscopy // Phys. Rev. В 1998. -V. 57. -No. 15. -P. 8763-8766.

183. Roths Т., Maier D., Friedrich C., Marth M., Honerkamp J. Determination of the relaxation time spectrum from dynamic moduli using an edge preserving regularization method // Rheol. Acta 2000. -V 39. -P. 163-173.

184. Tuncer E., Wegner M., Gerhard-Multhaupt R. Distribution of relaxation times in a-phase polyvinylidene fluoride // arXiv: cond-mat/0409316 -2004. -V. 1.-7 p.

185. Szu H., Hartley R. Fast simulated annealing I I Phys. Lett. A. 1987. -V. 122. -No. 3-4.-P. 157-163.

186. Костюков H.C., Скрипников Ю.С. Функция распределения времен релаксации для тепловых поляризационных процессов в твердых диэлектриках // Электронная техника. Материалы 1981. -V. 8. - С. 54-57.

187. Shiaya Y., Mashimo S. Comparison between interpretations of dielectric bechavior of poly(vinyl acetate) by the coupling model and the Havriliak-Negami equation // J. Chem. Phys 1987. -V. 5- No. 1.- P. 3173-3177.

188. Wagner H., Richert R. Thermally stimulated modulus relaxation in polymers: method and interpretation // Polymers 1987.-V. 38. -No. 23.- P. 5804-5806.

189. Беляев Б.А., Дрокин Н.А., Шепов В.Н. Применение микропо-лосковых резонаторов для исследования диэлектрических свойств жидких кристаллов на СВЧ // ЖТФ 1995.- Т. 65.-№ 2.- С. 189-197.

190. Кравчук С.А., Нарытник Т.Н., Якименко Ю.И. Обзоры по электронной технике. Сер. 1.- 1987.- вып. 3 (1247)- 52 с.

191. Ковальчук О.И. Механизмы, Релаксационнве процессы и двойные электрические слои на границе раздела электрод-жидкий кристалл: Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.ф.м.н. - Киев. 2004.-37 с.

192. Беляев Б.А., Дрокин Н.А., Шабанов В.Ф., Шепов В.Н. Исследование СВЧ диэлектрической проницаемости жидких кристаллов в электрических и магнитных полях // ЖТФ 1998 - Т. 68.-№ 1.-С. 117-121.

193. Makimoto М.,. Yamashita S. Compact Bandpass Filters Using Stepped Impedance Resonators // IEEE Trans. On Microwave Theory and Techniques. -1979- vol. MTT-67.- № 1.- p. 16-19.

194. Беляев Б.А., Тюр нев В.В., В асильев В.А. и др. Исследование микрополосковых резонаторов и устройств СВЧ на их основе. Красноярск: ИФ, 1987. - 44 с. (Препринт №448 Ф АН СССР, часть II. Сиб. отд-ние, Ин-т физики им. Л.В. Киренского)

195. Беляев Б.А., Тюрнев В.В., Елисеев А.К. и др. Исследование микрополосковых резонаторов и устройств СВЧ на их основе. Красноярск: ИФ, 1987. - 62 с. (Препринт №468 Ф АН СССР, часть III. Сиб. отд-ние, Ин-т физики им. Л.В. Киренского)

196. Беляев Б.А., Дрокин H.A., Тюрнев В.В., Шепов В.Н., СВЧ ячейка для измерения диэлектрической проницаемости жидкости // Авт. свидетельство на полезную модель РФ №3829. 1997. Б.И. №10.

197. Дрокин H.A., Тимашов В. А. Измерение диэлектрических свойств жидких кристаллов на высоких частотах // Изв. ВУЗов. Физика. 2006.-№ 9.-С. 78-81.

198. Беляев Б.А., Дрокин Н.А., Шабанов В.Ф., Шепов В.Н., Исследование высокочастотных диэлектрических спектров жидких кристаллов серий пСВ, пОСВ// ЖТФ 2002.- Т. 72.-№ 4.- С. 99-102.

199. Беляев Б.А., Дрокин Н.А., Лексиков А.А. Исследования материалов на сверхвысоких частотах микрополосковыми датчиками // Изв.ВУЗ. физика. 2006.-№ 9.- С. 45-53

200. Беляев Б.А., Дрокин Н.А. Микрополосковый резонансный датчик для измерения диэлектрических характеристик жидких кристаллов// Материалы VII международной конференции актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2004 С. 256-258

201. Belyaev В.A., Drokin N.A., Shabanov V.F., Shepov V.N. Behavior of high-frequency dielectric spectra of liquid crystals nCB and nOCB// Proc.SPIE of XIV Conferenc on Liq. Cryst. Zakopane, Poland, 2002, V. 4759 P. 282-285

202. Belyaev B.A., Drokin N.A., Shepov V.N,. Shabanov V.F. Application of microstrip technique for measurement of functional materials // Abstract of Internat. Conf. "Functional Materials", Crimea, Ukraine, 2001.

203. Дрокин H. А., Беляев Б. А. Многочастотный резонатор для измерений диэлектрической проницаемостижидких кристаллов Труды 15 международной конференции "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии". -Севастополь. 1995.-С. 793-794.

204. Беляев Б.А., Дрокин Н.А., Шабанов В.Ф., Шепов В.Н. Особенности диэлектрических спектров жидкого кристалла 5СВ в дециметровом диапазоне волн // Письма в ЖЭТФ 1997 - Т. 66.-№ 4 - С. 251-253.

205. Belyaev В.A., Drokin N.A., Shepov V.N,. Shabanov V.F. Dielectric Permittivity of liquid crystals of alkylcyanobiphenyl series in the decimeter wavelength range. Abstract of XIII Conferen. on Liq. Cryst. Krynica Zdroj, Poland, 1999.

206. Беляев Б.А., Дрокин H.A., Шабанов В.Ф., Шепов В.Н. Диэлектрическая проницаемость жидких кристаллов группы алкилцианобифе-нилов в дециметровом диапазоне длин волн // ФТТ 2000.- Т. 42.-№ 5.- С. 956-958.

207. Беляев Б.А., Дрокин Н.А., Шабанов В.Ф., Шепов В.Н. Диэлектрическая анизотропия жидкого кристалла 5ЦБ в дециметровом диапазоне длин волн // ФТТ 2000 - Т. 42.-№ 3.- С. 564-556.

208. Belyaev В.A., Drokin N.A., Shabanov V.F., Shepov V.N. Dielectric Anisotropy of Nematic 4-Pentil-4'-Cyanobiphenyl // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2001. -V. 366.-P. 2157-2164.

209. Sinha G.P., Aliev F.M. Dielectric Anisotropy of Nematic 4-Pentil-4'-Cyanobiphenyl // Phys.Rev. E. -1998. -V. 58. -N. 2. -p. 2001-2010.

210. Saraeva D.V., Luneva I.V., Yusupovab T.N., Tagirzyanovb M.I., Yakubovb M.R., Guseva Y.A., Romanovb G.V. Dielectric spectroscopy in studying mechanisms of structure-forming oils. © Oil and Gas Business, 2005.- http://www.ogbus.ru/eng/

211. Рюмцев Е.И., Ротинян Т.А.,Ковшик А.П., Полушин С.Г., Болотин Б.М.,Цветков В.Н. Диэлектрическая дисперсия в отрицательно анизотропных жидких кристаллах // Докл. АН СССР. 1981. -Т. 257.- С. 1120-1125.

212. Рюмцев Е.И., Полушин С.Г., Ковшик А.П., Ротинян Т.А., Цветков В.Н. Изотропный механизм дисперсии нормальной составляющей диэлектрической проницаемости жидких кристаллах // Докл. АН СССР. 1979.-Т. 244. № 6 - С. 90-93.

213. Беляев Б.А., Дрокин H.A., Шабанов В.Ф., Баранова В.А. Диэлектрические свойства жидких кристаллов ряда цианпроизводных с различными фрагментами в остове молекул // ФТТ 2004.- Т. 46.-№ 3 - С. 554-558

214. Беляев Б.А., Дрокин H.A., Шабанов В.Ф., Шепов В.Н. Особенности аппроксимации диэлектрических спектров жидких кристаллов группы алкилцианобифенилов // ФТТ 2003.- Т. 45.-№ 3.- С. 567-571.

215. Беляев Б.А., Дрокин H.A., Шабанов В.Ф.Температурные исследования диэлектрических характеристик жидкого кристалла 5СВ в области релаксации // ФТТ 2005.- Т. 47.-№ 4.- С. 738-741.

216. Belyaev В.A., Drokin N.A. Dielectric dispertion of liquid crystals with cyclohexane and bicyclooctane rings in the core // Proc.SPIE of XV Conferenc on Liq. Cryst. Zakopane, Poland. 2003 V. 4759.- P. 282-285.

217. Беляев Б.А., Дрокин H.A., Шепов В.Н. Диэлектрические свойства жидкого кристалла 5пропил-2 (n-цианфенил) пиридин. Труды междунар. конф. "Актуальные проблемы электронного приборостроения", Новосибирск, 2002.-Т.2-С. 170-172.

218. Dunmur D.A., Tomes А.Е. Molecular properties of phenyl-cyano mesogens having different core structures // Mol.Crys.Liq.Crys.-1983.-V. 97.-N. l.-P. 241-253.

219. Аверьянов E.M., Адоментас П.В., Жуйков В.А., Зырянов В.Я., Шабанов В.Ф. Особенности локального поля в нематических и хо-лестерических жидких кристаллах с малой оптической анизотропией // ЖЭТФ -1984.-Т. 87. -№ 5.-С. 1686-1691.

220. Toriyama К., Sugimori S., Moriya К., Dunmur D.A., Hanson R. Dielectric study of dipole-dipole interactions in anisotropic solutions // J.Phys.Chem. 1996.-V. 100.-N. l.-P. 307-310.

221. Беляев Б.А., Дрокин H.А., Шабанов В.Ф. Диэлектрические и оптические свойства жидкого кристалла 5-пропил-2-(п-цианфенил)-пиридин // ФТТ 2003.- Т. 45.-№ 4.- С. 756-760.

222. Беляев Б.А., Дрокин Н.А., Шабанов В.Ф. Диэлектрическая релаксация жидкого кристалла транс-4-пропил (4-цианфенил) циклогексан. // ФТТ 2004 - Т. 46.-№ 3.- С. 559-562.

223. Беляев Б.А., Дрокин Н.А., Шабанов В.Ф. Диэлектрическая Функция распределения времен релаксации для жидкого кристалла 4-п- пентил -4'-цианобифенил // ФТТ 2005.- Т. 47.-№ 9.- С. 1722-1726.

224. Беляев Б.А., Дрокин Н.А., Шабанов В.Ф. Восстановление функции распределения времен релаксации для жидких кристаллов 7СВ и 70СВ по диэлектрическим спектрам // ФТТ 2006 - Т. 48.-№ 5 - С.724-729.

225. Волова Т.Г., Калачева Г.С. Полиоксибутират термопластичный биодеградируемый биополимер (получение, свойства и применение). - Красноярск: ИБФ. 1990. - 47 с. (Препринт № 131 РАН, Сиб. отд-ние, Ин-т биофизики).

226. Ashraf. A.M., Gamal. S.S., Amany. H.H. II. Dielectric investigation of cold crystallization of poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxy-valerate)//Polymer. -1999.-V. 40 P. 5377-5391.

227. Ando.Y., Fukada.E. Piezoelectric properties and molecular motion of poly(/?-hydroxybutyrate) films// J. Polym.Sci: Pol.Phys.Edition. 1984.-V. 22.-P. 1821-1834.

228. Fukada.E., Ando.Y. Piezoelectric properties of poly(/?-hydroxybutyrate) and copolymers of /¿-hydroxybutyrate and /¿-hydroxy valerate // Int.J.Biol. Macro-mol. 1986.-V. 8.-P. 361-366.

229. Pratt.G.J., Smith.M.J. A. Dielectric relaxation spectroscopy of a commercial poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) // Eur Polym J. -1999. -V. 35.-P. 909-914.

230. Gamal. R.S., Ashraf. A.M., Amany. H.H. Dielectric investigation of cold crystallization of poly (3-hydroxybutyrate) // Polymer.- 1997.- V. 40.-P. 4091-4096.

231. Стасишина Г.H., Волова Т.Г. Штамм A. eutrophus продуцент биомассы. Патент РФ. С12. N.2053292. БИ 1996. N.3

232. Волова Т.Г., Калачева Г.С. Биотехнологический способ получения полиоксибутирата. Патент РФ. С12. N.2051967. БИ 1996, N.1

233. Волохина А.В., Годовский Ю.К., Кудрявцев Г.И. Жидкокристаллические полимеры.- М.: Химия, 1967. 223 с.

234. Фалалеев О.В, Волова Т.Г, Зеер Э.П, Васильев А.Д. Исследование молекулярной структуры и физико-химических свойств полиоксибутирата // Докл. АН. 1994 - Т. 337.- В. 6 - С. 813-817.

235. Веденов А.А. Физика растворов. М.:Наука, 1984. 108 с.

236. Беляев Б.А., Волова Т.Г, Дрокин Н.А., Шепов В.Н. СВЧ-диэлектрическая проницаемость полиоксибутирата-деградируемого полимера// Докл. АН. 2000.- Т. 370. -В. 6.- С. 828-831.

237. Беляев Б.А., Волова Т.Г, Дрокин Н.А., Шепов В.Н. СВЧ диэлектрическая проницаемость полиоксибутирата. Труды 9 между нар. конф. "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии", Севастополь: 1999. -С. 270-271.

238. Беляев Б.А., Волова Т.Г, Дрокин Н.А., Шепов В.Н. Исследование диэлектрической проницаемости в диапазоне сверхвысоких частот деградируемого биополимера полиоксибутирата// Биофизика,- 2000. -Т. 45. В. 4. -С. 636-640.

239. Akita. S., Einada.Y., Miyaki.Y., F u j i t a. H. Properties of poly (A-Д-hydroxybuty rate) as a solution// Macromolecles.-1976.-V. 9.-P. 774-780

240. Holmes.P.A. In developments in crystalline Polymers-2. Bassett D.C., Ed.;Elsevier: London, 1988.- 65 p.

241. Зырянов В.Я. Структурные, оптические и электрооптические свойства одноосно ориентированных пленок капсулированных полимером жидких кристаллов: Автореферат диссертации докт. физ.-мат. наук. Институт физики им. Д.В. Киренского. Красноярск. 2002. - 39 с.

242. AlievF.M. Orientational susceptibility in porous glass near a bulk-nematic-isotropic phase transition // Phys. Rev. Lett. -1994. -V. 72. -No. 17. -P. 2725-2728.

243. Cramer Ch., Cramer Th., Arndt M., et al. NMR and dielectric studies of nano-confined nematic liquid crystals // Mol. Cryst. Liq. Cryst- 1997. -Vol. 303 -P. 209-217.

244. Rozanski S., Snannarius R., Groothues H., Kremer F. Dielectric properties of the nematic liquid crystal 4-n-pentyl-4"cyanobiphenyl in porous membranes // Liq. Cryst. -1996. -Vol. 20.- P. 59-66.

245. Шепов B.H., Дрокин H.A. Диэлькометрия полярных жидких кристаллов в порах полимерных пленок на сверхвысоких частотах Материалы 14 международной конференции "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии" Севастополь: 2004. С. 669-670.

246. Berdinsky A.S., Fink D., Petrov A.V., et a 1.//MRS Fall Meeting, November 26-30. Boston, Massachusetts. USA. -2001. -P. Y.4.7.