§1.Классификация жидких кристаллов

Удлинённая форма молекул жидкокристаллических веществ способствует сохранению дальнего порядка в некотором интервале температур. По общей симметрии и характеру упорядочения молекул жидкие кристаллы подразделяют на три типа: смектические, нематические и холестерические. Примером вещества образующего кристалл смектического типа (см. рис),

может служить этиловый эфир n – азоксибензойной кислоты со структурной химической формулой

Твёрдые кристаллы этого эфира плавятся при температуре , переходя в жидкокристаллическое состояние, и при температуре превращается в оптически изотропную жидкость. Если расплав этого вещества взять при температуре выше и затем медленно охлаждать, то при температуре в поляризационном микроскопе можно наблюдать появление мелких кристалликов в виде палочек, плавающих в изотропной среде. В процессе их роста они объединяются в более крупные кристаллы.

Со структурной точки эрения все смектики слоистые с чётко определённым расстоянием между слоями, которое можно измерить с помощью дифракции рентгеновских лучей. Имеется много различных видов смектиков, дающих разнообразные микроскопические текстуры, легко различающиеся при оптическом наблюдении. Различают три типа смектиков, обозначаемых буквами A,B,C.

1. Смектики A.

Картина расположения молекул в смектике A показана на рис. Основные характеристики следующие:

1)Слоистая структура с толщиной слоёв, близкой к полной длине молекул.

2)Внутри каждого слоя центры тяжести обладают дальним порядком; каждый слой представляет собой двумерную жидкость.

Совместно свойства 1 и 2 определяют замечательный тип одномерного упорядочения, который является особенным типом.

3)Система является оптически одноосной с оптической осью , перпендикулярой плоскости слоёв. Предположение о полной симметрии вращения относительно этой оси не противоречит всем известным данным.

4)Направления z и –z эквивалентны, по крайней мере, во всех известных в настоящее время случаях.

2.Смектики c.

Структура этих смектиков определяется следующим образом:

1. Каждый слой является двумерной жидкостью.

2. Вещество является оптически двуосным.

3. Наиболее естественная (хотя и не однозначная) интерпретация этих особенностей состоит в предположении, что в смектике C длинные оси молекул наклонены по отношению к нормали z к слоям см. рис. Эта и нтерпретация подтверждается рядом экспериментов по рентгеновской дифракции, которые дают толщину слоя , где l – длина молекулы, а – угол наклона. Заметим, что если молекулы наклонены в плоскости (x,z), то главными осями тензора диэлектрической восприимчивости будут два ортогональных направления к этой плоскости и направление y. Простая структура смектика C, описанная в п.1. 2, получается, только если мролекулы вещества оптически неактивны. Если мы добавим к смектику оптически активные молекулы, то структура исказится: направление наклона будет прецессировать вокруг оси z и возникнет спиральная конфигурация. Предполагая отсутствие сегнетоэлектричества, мы найдём, что элементами симметрии смектика являются ось второго порядка y и перпендикулярная к ней плоскость (xz), что соответствует точечной группе .