|
|
в ориентации молекул,≈ это особые линии, наз. диск-линациями^ на к-рых направление L не определено. Дисюшнацил характеризуется индексом (силой) т ≈ числом, показывающим, что при обходе дисклина-ции по замкнутому контуру в перпендикулярной ей плоскости директор L поворачивается на угол 2лт (рис. 5, б). Особые точки па рис. 5, б являются выходом дисклинаций на плоскость рисунка. Число т может быть целым или полуцелым и сохраняется вдоль дисклинаций.
Смектичоские Ж. к. (от греч. srnegma ≈ мыло) характеризуются Z,=const, а р(г) периодична вдоль выделенной оси z и постоянна в плоскости ху (рис, G).
ф-цпя piaf'"!;;) имеет сложную стенозную злнпсимость, что обусловлено нсидеальностьто дальнего трансляц. порядка вдоль единств, направления г в поогранич. тр╦хмерном теле (но двум направлениям в плоскости ху есть только ближний трапсляц. порядок). В слоях конечной толщины тепловые флуктуации не могут нарушить трансляц. порядок фазы А вдоль выделенной оси z. Смектич. фаза С (рис. 8) имеет такую же слоистую структуру, что и фаза Л, однако преимуществ, направление длинных осей палочкообразпых молекул составляет нек-рын угол $ с нормалью к смектич. плоскостям. Если молекулы хиралъны, то они поворачиваются от слоя к слою относительно z, образуя спиральную струк-
II I ИМИ
III III!
HIM III
//////
Рис. fi. Смектические жидкие Рис. 7. Холестсрические яшд-кристаллы типа А. кие кристаллы.
*
Молекулы расположены слоями, к-рые могут скользить относительно друг друга, обусловливая текучесть таких Ж. к. вдоль слоев. Относительно нагружения перпендикулярно утим слоям (оси z) они ведут: себя как тв╦рдое тело.
Холестсрические Ж. к. характеризуются р (/∙)=const и ыакроскошгч. модулированной структурой» прич╦м концы векторов L, образуют в пространстве спираль (рис. 7). В плоскости ху холестерич. Ж. к. обладают такой же текучестью, как нематич. Ж. к.т а вдоль осп спирали (оси г) их мсхапич. свойства сходны со свойствами смектия. Ж. к.
Микроскопии, описание с помощью директора Ь отражает анизотропии) взаимной корреляции между положениями разл, атомов в Ж. к. Вс╦ многообразие жнд-кокристаллич. структур и возможных структурных превращений в Ж. к. описывается с помощью многочастичных корреляций в расположении атомов. В случае структур, обладающих центром симметрии, исследуется паркая межатомная корролнц, ф-ция р12(Г]3), где Г12 ≈ расстояние между атомами 1 и 2, a {\^dVz вероятность найти атом 2 в объеме rfV2 при заданном положении атома 1. Экспериментально ф-ция Pi2(/*i2) находится по е╦ фурьс-образу pia{<?) " обратном пространстве q методами рентгеновского структурного анализа. Используя распределение иптепсивностей в разл. рефлексах, получают ряд характеристик жидко-кристаллит, фаз: ф-цию распределения проекций осей молекул па плоскость сп/, перпендикулярную директору Z.; ф-цию угл. распределения осей молекул D (ft), описывающую статистику угл. разброса длинных молекулярных осей около гл. оси L,\ ф-цию поворотов /(<р), характеризующую статистику поворотов коротких молекулярных осей в плоскости ху.
В нематич. фазе ф-ция plz(rl2) экспоненциально спадает на больших расстояниях. Для описания хираль-11ЫХ структур (см. Хиралъпая симметрия молекул), напр, холестерич. Ж. к., не имеющих плоскостей симметрии, необходимы более сложные коррсляц. ф-ции, напр, четыр╦хчастичныс корреляции между положениями атомов.
Смектич. Ж. к. имеют большое число модификаций (смектич. фаз, А, В, С1,...}, различающихся симметрией и особенностями корреляц. ф-ций. В фазе А (рис. 6)
г*ис. 9. Скептическая фаза В (показаны проекции молекул
H£t IlJJG£KUCTb СЛОМ).
Рис. 8. Смеь'тическая фаза С.
-^
ТУРУ (фаза С). Шаг спирали Л=2л:т/сс, где т ≈ толщина слоя, а ≈ угол поворота молекул в двух соседних слоях.
Фаза Б, в отличие от фаз А и С, обладает гексагональной упорядоченностью в плоскости ху, если образец имеет толщину, много большую длины молекулы (рис. 9). При этом различают 2 типа фаз В: 1) с б-функ-ционной зависимостью р^З1), что соответствует тр╦хмерному упорядочению центров масс молекул, степень к-рого зависит от величины межплоскостного взаимодействия; 2) с зависимостью pia(QF)~''o[1~r-'*5(£≈&)]"1» где Г0 ≈ корреляц. радиус, /с ≈ вектор обратной решетки, что соответствует дальнему орисштац, порядку можмолекуллрных связей ц ближнему трансляц. порядку центров масс молекул в плоскости ху. Возможно, что иек-рыо низкосимметричпыо смектич. Ж. к., существующие при более низких темп-pax, являются, как п фаза В типа 1, пластичными тр╦хмерными кристаллами.
Если толщина смектич. Ж. к. сравнима с длиной молекулы, дальний трапсляц. и ориентац. порядок невозможен вследствие сильных тепловых флуктуации положения центра масс и ориентации молекул. Однако в этом случае при понижении темп-ры происходит фазовьш переход в состояние, к-рое характеризуется степенной наинсииостмо корреляций в положении центров масс и ориентации молекул, пропорциональной q≈А- -2+апт где Т] ≈ критич. индекс (см. Фазовый переход).
Фазовые превращения. Фазовые переходы между жгтдкокристаллич. модификациями трактуются как точки изменения симметрии нещества и описываются феноменологич. теорией Ландау. Параметрами порядка в Ж. к., характеризующими нарушение симметрии, являются разл. величины. Напр., в одноосном нематич. Ж. к. параметром ориентац. порядка, описывающим фазовый переход I рода между изотропной жидкостью и нематич. Ж. к., служит тензор с компонентами;
(г} - S (r) L< (r) Lk (r)
1 6/ft]
(1)
≈символ Кропекера), где степень порядки S (г} определяет долю молекулярных осей, ориентированных вдоль /, (г) а данной точке. Выше томп-рьт перехода £ = 0, в точке перехода S изменяется скачком до значе-
Ш
^^w
1
Физическая энциклопедия, т. 2
