дштовхування проникати один в одного.
Щільність стержнеобразние молекул можна змінювати без помітної зміни загального обсягу рідини, коли такі молекули розчиняються в якому-небудь звичайному розчиннику, наприклад у воді. Підвищуючи вміст води в відповідному розчині, ми отримуємо звичайну неорієнтовану рідина. При дуже малому ж вмісті розчинника утворюється нематического або холестеричних рідина, залежно від деталей структури молекул. Розчини полімерних молекул є якраз нематічеськимі рідкими кристалами.
Роботу клітин живого організму багато в чому визначають рідкі кристали-розчини, які утворюються з спеціальних молекул. Ці молекули влаштовані більш складно. Їх взаємодія один з одним і з молекулами розчинника характеризуються силами відштовхування і силами електростатичного притягання. Вона складається з невеликої головки (ріс6, а), що представляє собою електричний диполь, і довгого незарядженого хвоста.
В
Рис.6
Нагадаємо, що молекули води - теж електричні диполі. Протилежно заряджені кінці диполів притягуються один до одного, і тому молекулярні головки притягують воду. У теж час хвости молекул хімічно влаштовані так, що вони відштовхують воду, як молекули жирів або воску. [4]
смектіческой рідина.
Будова особливих молекул, описаних вище, пояснює велику різноманітність структури рідких кристалів-розчинів. Наприклад, при певній концентрації таких молекул у воді можуть виходити рідкі кристали, в яких молекули не тільки однаково орієнтується, але і утворюють жорстку кристалічну решітку. Тільки ця решітка лише почасти схожа на звичайну решітку твердого тіла, періодичну в трьох взаємно перпендикулярних напрямках. Таких напрямів у особливих рідких кристалах може бути тільки два або навіть одне.
На малюнку 6, б зображена стопка шарів, утворюються при не дуже малій концентрації молекул у воді. Хвости молекул як б В«ховаютьсяВ» від води за оболонками з дипольних головок. Вода є прошарком між подвійними шарами молекул. Стопка таких шарів утворює кристалічну решітку, періодичну тільки в одному напрямку - вздовж осі Z. У цьому напрямку жорсткість решітки майже така ж, як у твердому тілі, в той час як в поперечних напрямках шари можуть вільно ковзати, то є вздовж шарів система веде себе як рідина. Така структура на кшталт милу, тому такі рідкі кристали називаються смектичними. Вони схожі на холестерико своєї шаруватістю, але періоди грат у цих двох випадках різні. У холестерико період становить кілька тисяч ангстрем, а в смектік - кілька десятків ангстрем (Що відповідає довжині молекули). p> При певній концентрації розчину виникає кристалічна решітка, періодична в двох напрямках. При цьому дипольні молекули збираються в рідкі стовпчики або В«ниткиВ», які і утворюють такі грати, схожу на стопку олівців (ріс7, а). Подібні почасти тверді кристали існують не тільки в розчинах. Ними можуть бути і окремі речовини, що змінюють свій стан при зміні температури. При цьому зазвичай з пониженням температури стану змінюються в такій послідовності: звичайна рідина - нематического рідина або холестерико - Смектік - твердий кристал. Довгий час не знаходили рідкокристалічних речовин з гратами, періодичними в двох напрямках, але нещодавно були виявлені і вони.
На рис 7, б така решітка, утворена рідкими стовпчиками дископодібних молекул. Цікаво, що в останньому випадку існує і орієнтаційний порядок: площині дисків в стовпчику паралельні один одному, хоча центри дисків розташовуються хаотично уздовж осі рідкого стовпчика.
В
Рис. 7
Ефект Фредерікса.
Найбільше враження справляють оптичні властивості рідких кристалів, які зробили ці об'єкти настільки популярними. У рідких кристалах напрям оптичних осе ї можна змінювати за допомогою самих різних впливів, у тому числі електричними або магнітними полями. Ефект зміни напрямку орієнтації молекул в нематической рідини під дією поля спостерігався ще в передвоєнні роки відомим радянським вченим В.Фредеріксом і носить зараз його ім'я. Користуючись популярними зараз електронними годинниками та калькуляторами на рідких кристалах, ви спостерігаєте це явище - ефект Фредерікса.
Перш ніж описати ефект Фредерікса, необхідно нагадаємо, що таке поляризоване світло. У промені поляризованого світла вектор напруженості електричного поля Е коливається вздовж єдиного напряму. Звичайний природне світло не має такої певної поляризації, так як він складається з усіляких хвиль, кожна з яких має довільний напрямок коливань вектора Е, а всі разом вони складають неполяризований світловий пучок. Особливі кристали - Поляризатори - перетворять неполяризований світло в лінійно поляризований, оскільки вони можуть пропускати крізь себе тільки хвилі, в яких вектор Е орієнтований абсолютно виразно по відношенню до оптичної осі поляризатора. Наприклад, кристал турмаліну пропускає крізь себе лише світло, поляризований вздовж оптичної осі цього кристала, в той час як х...
