ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Твист-структура и шаг спирали из "Жидкие кристаллы" Что же нового вносит спиральная форма молекул в ориентащ1ю оптической оси жидкого кристалла Прежде всего, глядя на вытянутую форму молекул, разумно предположить, что их можно расположить параллельно друг другу хотя бы в одном тонком слое (рис. 79). При этом есть возможность удобно подогнать молекулы одну к другой, что соответствует, как мы знаем, балансу сил, действующих между ними. Таким образом, выделенный слой, молекул имеет оптическую ось Ь. Но здесь надо оговориться, что вовсе не обязательно всем молекулам в таком нематическом слое одновременно иметь совершенно одинаковую ориентацию всех частей молекул. [c.115] Но есть другая возможность взаимной ориентации оптических осей Ь, и Если расстояние между сосед-ни.ми тонкими слоями меньше, чем в случае, изображенном на рис. 80, а, векторы Ь, и Ъ не могут быть строго параллельны. Это вызвано тем, что теперь молекулы не смогли бы свободно поворачиваться вокруг продольные осей мешали бы выступы. А ведь мы знаем, что тепловые толчки мешают молекулахг удерживать в одном и том же положении все элементы их конструкции. Только ориентация продольных осей остается неизменной, потому что вдоль них расположена основная масса атомов. Таким образом, мы приходим к выводу, что векторы Ьг и Ьг должны составить между собой малый угол а (рис. 80, б). Тогда наступает равновесие сил, так как плоские участки молекул расположены ближе, и в то же время молекулы получают определенную свободу для поворотов вокруг своих длинных осей. [c.116] Подобные дефекты встречаются сплошь и рядом. I заметим, что они тоже образуют винт (в данном случа правый). Если теперь представить себе, что на первы виток такого винта осаждаются атомы вещества слой з слоем, то в результате получается длинный винт с право нарезкой (рис. 81, б). Это и есть выросший кристалл Вид сверху на такой кристалл напоминает красивую ст раль (рис. 82). Примером такого рода в природе могу сяужить также раковины моллюсков. [c.118] В своих рассуждениях мы можем пойти дальше и поинтересоваться, чему же равны угол а и шаг спирали Л в холестерике. Разумеется, эти величины — параметры вещества, состоящего из конкретных молекул. Но приближенно их можно оценить. Например, естественно думать, что угол а тем меньше, чем меньше энергия взаимодействия выступа одной молекулы с соседней молекулой. В то же время угол должен уменьшаться с усилением взаимодействия основных участков молекул. Поскольку, грубо говоря, выступ содержит примерно один атом, а плоский участок — 100 атомов, то отношение этих энергий взаимодействий составляет около 0,01. Поэтому угол а составляет сотые доли полного оборота (360°), т. е. [c.119] Наши заключения о характерных энергиях взаимодействия молекул и параметрах холестерической спирали позволяют сделать и другие важные выводы. Например, можно понять, почему слоистое строение холестерика так сильно зависит от различных облучений, присутствия каких-либо примесей (проще говоря, загрязнений) и т. п. Действительно, если существование спирали зависит от незначительного выступа на длинной плоской молекуле, то не так уже трудно поставить под угрозу такое существование, разрушив этот выступ. Последствия облучения холестерика, например ультрафиолетовым светом, именно таковы. Такой свет разрушает слабые спиральные участки молекул, сбивая атомы с выступов в основные плоскости, или превращает правые молекулы в левые и наоборот. [c.120] Таким образом, под действием облучения спиральные участки молекул могут распрямляться. Чем больше энергия отдельных квантов, попадающих в спиральный выступ, тем большему разрушению он подвергается — вплоть до полного исчезновения винта. Чем интенсивнее излучение или чем дольше оно действует, тем большее число молекул холестерика теряет своп спиральные свойства. Поэтому под влиянием всех этих причин или, другими словами, фотохимических реакций угол а становится все меньше, а шаг спирали — все больше. В конечном счете шаг может обратиться в бесконечность, т. е. холестерик превратится в обыкновенный нематик. [c.120] Облучение способно и на большее, если конструкция молекулы настолько слабо скреплена, что под действием света разрушаются связи между атомами даже в основном остове молекул. В этом случае сильно ослабевает взаимное притяжение остовов — длинных плоских участков. Поэтому становится невозможным даже существование нематика, т. е. холестерик превращается в обычную жидкость. Конечно, такое происходит тогда, когда вследствие облучения накопятся многочисленные дефектные молекулы. Для этого, как и при фотографировании, нужно подобрать необходимое время экспозиции. [c.120] Я на рис. 37, б. Экспонированные участки станут черными, так как в обычной жидкости нет оптических осей и щойного лучепреломления, и, следовательно, свет про-юдит сквозь нее, не изменяя поляризации, а второй поля-)нзатор не пропускает такой свет. [c.121] Вернуться к основной статье