Холестерические жидкие кристаллы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Поворот директора на 180° в холестерической фазе, соответствующее расстояние — это полупериод, p/2

Холестерические жидкие кристаллы (ХЖК, холестерики) — это жидкие кристаллы, обладающие свойством спиральности, то есть в них отсутствует центральная симметрия. Иными словами, ХЖК обладают хиральностью.

Холестерическая фаза существует только у веществ, молекулы которых не обладают зеркальной симметрией. Поэтому холестерик при нагревании или охлаждении не может стать ни нематиком, ни смектиком.

Физические свойства[править | править исходный текст]

Локально, на расстоянии порядка нескольких молекулярных длин, холестерический жидкий кристалл имеет такую же структуру, как нематики. Молекулы преимущественно ориентированы вдоль директора, пространственная периодичность в их центрах тяжести отсутствует. Однако директор не имеет постоянного направления в пространстве: существует направление, называемое холестерической осью, при движении вдоль которой направление директора периодически меняется. Возникающая структура является спиральной (она показана на рисунке).

Если считать, что ось холестерической спирали совпадает с осью Z декартовой системы координат, то директор будет иметь компоненты:

n_x = cos(q_0z + j_0),
n_y = sin(q_0z + j_0),
n_z = 0,

где угол j_0 характеризует ориентацию в плоскости Z = 0. Из этой формулы видно, что директор вращается вдоль оси Z с периодом P=2π/q_0, но, поскольку состояния с \vec{n} и -\vec{n} неразличимы, истинный период повторяемости структуры холестерика равен π/q_0 . Эта величина обычно лежит в интервале от долей микрона до нескольких микрон.

Голубые фазы[править | править исходный текст]

Если шаг холестерической спирали велик — порядка нескольких микрон, — то при нагревании ХЖК превращается в изотропную жидкость. Если же шаг холестерической спирали мал — порядка долей микрона, — то изотропная жидкость не может при охлаждении сразу стать холестериком. В узком интервале температур, от долей градуса до нескольких градусов, система проходит через ряд промежуточных фаз и только затем становится холестериком. Эти промежуточные фазы носят название голубых фаз, поскольку при освещении белым светом холестерики в этих фазах сбоку выглядят ярко-голубыми.

Физическая природа и структура голубых фаз до конца не выяснены. В настоящее время это один из интересных объектов исследования в физике жидких кристаллов.

См. также[править | править исходный текст]