Бiaxial нематика: құрылымы, қасиеттері және жасалу жолдары
Biaxial nematic
Жаңа сұйық кристал фазасы – биаксиалды нематик, үш оптикалық оське ие. Бұл фазаның симметриясы, құрылымы, және 2004 жылы ашылған алғашқы термотроптық мысалы туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Биаксиалды нематик – үш ерекше оптикалық осьтері бар кеңістікте біртекті таралатын сұйық кристалдар. Бұл жай нематикпен салыстырылады, оның айналасында жүйе айналмалы симметрияны сақтайтын бір ғана басым ось болады. Биаксиалды нематиктің симметрия тобы – яғни үш өзара перпендикуляр осьтері және үш өзара перпендикуляр жазықтығы бар тікбұрышты дұрыс параллелепипедтің симметрия тобы. Оптикалық осьтермен сәйкес келетін координаттар жүйесінде биаксиалды нематиктің екінші реттік параметр тензоры мына түрде жазылады:
A biaxial nematic is a spatially homogeneous liquid crystal with three distinct optical axes. This is to be contrasted to a simple nematic, which has a single preferred axis, around which the system is rotationally symmetric. The symmetry group of a biaxial nematic is i. e. that of a rectangular right parallelepiped, having 3 orthogonal axes and three orthogonal mirror planes. In a frame co aligned with optical axes the second rank order parameter tensor of a biaxial nematic has the form
мұндағы – стандартты нематик скалярлық реттік параметр, ал – биаксиалдылықтың өлшемі. Термотропты биаксиалды нематик туралы алғашқы хабарлама 2004 жылы бумеранг пішіндес оксадиазол иілген ядролы мезогенге негізделген. Бұл қосылыстың биаксиалды нематик фазасы шамамен 200 °C температурада ғана пайда болады және оған дейін әлі анықталмаған смектик фазалары кездеседі. Сондай-ақ, бұл материал қарама-қарсы спиральдылығы бар хиральды домендерге бөліне алады. Мұның болуы үшін бумеранг пішіндес молекулалар спиральдік суперқұрылымға ие болады. Бір азо иілген ядролы мезогенде теориялық және модельдеу арқылы болжалғандай, бір осьті Nu фазасынан екі осьті нематик Nb мезофазасына термиялық өту байқалады. Бұл өту полярланушы оптикалық микроскопия арқылы Nu фазасынан қыздыру кезінде Шлирен текстурасының өзгеруі және жарық өткізгіштігінің жоғарылауы, ал рентгендік дифракция арқылы нематик рефлексиясының айырылуы ретінде көрінеді. Бұл өту төмен энергиялы екінші реттік өту болып табылады, сондықтан дифференциалдық сканерлеу калориметриясында анықталмайды. Бір осьті нематик фазасының позициялық реттік параметрі мезоген ұзындығының 0,75-тен 1,5 есесіне, ал екі осьті нематик фазасының 2-ден 3,3 есесіне тең. Биаксиалды нематикке жетудің тағы бір жолы – классикалық таяқша тәрізді мезогендер мен дискі тәрізді дискотикалық мезогендердің қоспаларын қолдану. Биаксиалды нематик фазасы таяқ-диск фазалық диаграммасындағы минимумнан төмен орналасқан деп күтіледі. Бір зерттеуде таяқшалар мен дискілердің араласатын жүйесі табылды, бірақ биаксиалды нематик фазасы әлі де анықталмай отыр.
where is the standard nematic scalar order parameter and is a measure of the biaxiality. The first report of a thermotropic biaxial nematic appeared in 2004 based on a boomerang shaped oxadiazole bent core mesogen. The biaxial nematic phase for this particular compound only occurs at temperatures around 200 °C and is preceded by as yet unidentified smectic phases. It is also found that this material can segregate into chiral domains of opposite handedness. For this to happen the boomerang shaped molecules adopt a helical superstructure. In one azo bent core mesogen a thermal transition is found from a uniaxial Nu to a biaxial nematic Nb mesophase, as predicted by theory and simulation. This transition is observed on heating from the Nu phase with Polarizing optical microscopy as a change in Schlieren texture and increased light transmittance and from x ray diffraction as the splitting of the nematic reflection. The transition is a second order transition with low energy content and therefore not observed in differential scanning calorimetry. The positional order parameter for the uniaxial nematic phase is 0.75 to 1.5 times the mesogen length and for the biaxial nematic phase 2 to 3.3 times the mesogen length. Another strategy towards biaxial nematics is the use of mixtures of classical rodlike mesogens and disklike discotic mesogens. The biaxial nematic phase is expected to be located below the minimum in the rod disk phase diagram. In one study a miscible system of rods and disks is actually found although the biaxial nematic phase remains elusive.