Введение
Биаксиальный нематик – это пространственно однородный жидкий кристалл с тремя различными оптическими осями. Это противопоставляется простому нематику, который имеет одну предпочтительную ось, вокруг которой система обладает вращательной симметрией. Группа симметрии биаксиального нематика соответствует группе симметрии прямоугольного параллелепипеда, имеющего 3 взаимно перпендикулярные оси и три взаимно перпендикулярные зеркальные плоскости. В системе координат, совмещенной с оптическими осями, тензор параметра порядка второго ранга биаксиального нематика имеет вид, где – стандартный скалярный параметр порядка нематика, а – мера биаксиальности. Первое сообщение о термотропном биаксиальном нематике появилось в 2004 году и основывалось на мезогене с изогнутым ядром в форме бумеранга, содержащем оксадиазол. Биаксиальная нематическая фаза для этого конкретного соединения возникает только при температуре около 200 °C и предшествует еще не идентифицированным смектическим фазам. Также было обнаружено, что этот материал может разделяться на хиральные домены с противоположной направленностью. Для этого молекулы в форме бумеранга формируют спиральную надстройку. В одном азо-гибком мезогене обнаружен термический переход от одноосного Nu к двуосному нематическому Nb мезофазе, что соответствует теоретическим предсказаниям и результатам моделирования. Этот переход наблюдается при нагревании из фазы Nu с помощью поляризационной оптической микроскопии как изменение шлиеренской текстуры и увеличение светопропускания, а также с помощью рентгеновской дифракции как расщепление нематического отражения. Переход является переходом второго рода с низкой энергией и поэтому не регистрируется в дифференциальной сканирующей калориметрии. Параметр позиционного порядка для одноосной нематической фазы составляет 0,75–1,5 длины мезогена, а для биаксиальной нематической фазы – 2–3,3 длины мезогена. Другой подход к созданию биаксиальных нематиков – использование смесей классических стержнеобразных мезогенов и дискообразных дисксотических мезогенов. Ожидается, что биаксиальная нематическая фаза будет располагаться ниже минимума на фазовой диаграмме стержень-диск. В одном исследовании была обнаружена смешивающаяся система стержней и дисков, однако биаксиальная нематическая фаза остается неуловимой.
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.