Оглавление

1. Введение

§1.1. Диэлектрики и сегнетоэлектрики.

§1.2. Общие сведения о жидких кристаллах.

2. Классификация жидких кристаллов.

§2.1. Современная классификация полярных жидких кристаллов с точки зрения их диэлектрических свойств.

§2.2. Структура и симметрия фаз жидких кристаллов.

§2.3. Структура и симметрия фаз хиральных жидких кристаллов. Дипольное упорядочение в наклонных хиральных смектиках.

3.Экспериментальная часть.

§3.1. Регистрация электрооптического отклика С*ЖК.

§3.2.Измерение спонтанной поляризации методом интегрирования токов переполяризации

§3.3.Оптическая ячейка.

4. Результаты.

§4.1. Экспериментальное исследование температурной зависимости спонтанной поляризации и параметра порядка сегнетоэлектрического смектика-С.

§4.2. Экспериментальное исследование поляризации и диэлектрической восприимчивости при наличии полиморфизма полярных фаз.

§4.3. Электрооптические измерения.

5. Выводы и проблемы.

6. Дополнение А.

7. Литература.

1.Введение

1.1.Диэлектрики и сегнетоэлектрики.

Хорошо известно, что диэлектрические материалы обладают способностью к электрической поляризации во внешнем электрическом поле. Электрическое поле, действуя на разноименно заряженные частицы, смещает их в противоположных направлениях, вызывая разделение “центров тяжести” положительных и отрицательных зарядов. В ионных кристаллических диэлектриках, например, электрическая поляризация возникает в результате перемещения положительных и отрицательных ионов. При этом искажается распределение их электронной плотности и смещается центр тяжести электронного облака относительно положительно заряженных ядер. В результате каждая элементарная ячейка кристалла приобретает электрический дипольный момент. Чем больше электрическое поле, тем больше поляризация вещества; способность к электрической поляризации характеризуется диэлектрической восприимчивостью, которая определяется как отношение поляризации к вызывающему ее электрическому полю[1].

Сравнительно недавно, в 20-30-х годах прошлого столетия, Дж. Валашек в США, И.В.Курчатов с сотрудниками в СССР, Г.Буш с сотрудниками в Швейцарии показали, что в некоторых ионных кристаллах электрическая поляризация может возникать и существовать спонтанно, т.е. в отсутствие внешнего электрического поля. Это физическое явление было обнаружено впервые в кристаллах сегнетовой соли KNaC4H4O6*4H2O в интервале температур между – 18 и +24 0С и затем – в кристаллах дигидрофосфата калия KH2PO4 (KDP) – при температурах ниже - 1500С. Оказалось, что спонтанно поляризованное состояние исчезает при указанных критических температурах, диэлектрическая восприимчивость в полярной фазе и вблизи этих критических температур достигает огромных значений, на 3 – 4 порядка превышающих обычные значения в неполяризованном состоянии, а ее величина сильно зависит от электрического поля. Кроме того, направление спонтанной электрической поляризации может быть изменено внешним электрическим полем.

В нашей литературе описанное явление называют сегнетоэлектричеством, в зарубежной – ферроэлектричеством (по очевидной формальной аналогии с давно известным феноменом ферромагнетизма). Возможность существования сегнетоэлектричества в жидких кристаллах теоретически показал Мейер в 1975г. [2], а первое упоминание об антисегнетоэлектрических ЖК принадлежит перу отечественных ученых и относится к 1982г. [3].

1.2.Общие сведения о жидких кристаллах.

Жидкие кристаллы представляют собой особый класс веществ, промежуточный между твердыми кристаллами и изотропными жидкостями. Жидким кристаллам присущи одновременно анизотропия физических свойств, характерная для твердых кристаллов, и текучесть, свойственная изотропным жидкостям. Иное название данного класса веществ - мезофазы - как нельзя лучше отражает эти необычные свойства.

Впервые жидкокристаллическая фаза была обнаружена немецким ученым Ф. Рейнитцером в 1888 году в процессе изучения им температурных зависимостей свойств производных холестерина [4]. При нагреве кристаллического вещества до определенной температуры образовывался мутный расплав с анизотропными свойствами. При дальнейшем нагреве вещество просветлялось, переходя в изотропную фазу. Во время последующего охлаждения из изотропной фазы сначала появлялась мезофаза, и только после происходила кристаллизация. Вещества, переходящие в жидкокристаллическое состояние в процессе нагрева из кристаллической фазы или охлаждения из изотропной были названы термотропными жидкими кристаллами. Позже обнаружились и другие вещества, которые проявляли жидкокристаллические свойства при растворении до определенной концентрации – так называемые лиотропные жидкие кристаллы.

Все мезофазы являются сложн

7.Литература.

1.Струков Б.А. Сегнетоэлектричество. М.: Наука(1979.).

2.Meyer R.B., Libert L., Strzelecki L., and Keller P., Ferroelectric Liquid Сrystals, ? J. De Phys. Lett., v. 36, p. L-69 ? L-71, (1975).

3. L. A. Beresnev, L. M. Blinov, V. A. Baikalov, E. P. Pozhidaev, A. I. Pavluchenko, G. V. Purvanetskas. Ferroelectricity in tilted smectics doped with optically active additives, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 89, 327- 338, (1982). 4. Reinitzer F., Montash Chem., 9, 421 (1888).

5. D. Demus, J. Goodby, G. W. Gray, H.-W. Spiess, V. Vill. Handbook of Liquid Crystals, vol. 2B, Wiley-VCH, (1998).

6. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред. М., Наука, (1993).

7. Р. Блинц, Б. Жекш. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. - М., Мир, 1975.

8. N. A. Clark, S.T. Lagerwall. Submicrosecond bistable electro-optic switching in liquid crystals, Appl.Phys.Lett., 36 (11), pp.899-901, (1980).

9. A. Fukuda, Y. Takanishi, T. Izozaki, K. Ishikawa, H. Takezoe. J. Mater. Chem., 4, 997-1006, (1994).

10. N. Hiji, A. D. J. Chandani, S. Nishijama, Y. Ouchi, H. Takezoe, A. Fukuda. Antiferroelectric properties of liquid crystals, Ferroelectrics, 85, 99-107 (1988).

11. Б. И. Островский, А. З. Рабинович, А. С. Сонин, Б. А. Струков. Диэлектрические свойства геликоидального смектического жидкого кристалла, - ЖЭТФ, 74, с. 1748-1759, (1978).

12. С. А. Пикин, В. Л. Инденбом. Термодинамические состояния и симметрия жидких кристаллов, УФН, 125, 251-277, (1978).

13. С. А. Пикин. Структурные превращения в жидких кристаллах. - М., Наука, 1981.

14. Л. М. Блинов. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. - М., Наука, 1978.

15. Де Жен П. Физика жидких кристаллов, М, Мир, (1977).

16. S. A. Pikin. Structural transformations in liquid crystals, New York, NY: Gordon &Breach, (1991).

17. D. Demus. Textures of liquid crystals. - Wiss. Z. Univ. Halle, s. 25-40, (1979).

18. P. G. De Gennes. Sur la transition smectique A - smectique C, C. R. Acad. Sci. Paris, 274, serie B, 758-760, (1972).

19. P. S. Pershan. Structures of liquid crystal phases, World Scientific Publishing, Singapore, (1988).

20. E. B. Loginov, Z. X. Fan, W. Haase. Landau approach for the phase transition in ordered loquid crystals. Part 1. Hexatic phases, Mol. Mat., 5, 123-142, (1995).

21.Е.П.Пожидаев. Физические свойства смектической С фазы жидких кристаллов и принципы создания жидкокристаллических сегнетоэлектриков с заданными электрооптическими свойствами, Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук, Москва, (2006).

22. В. Л. Инденбом, С. А. Пикин, Е. Б. Логинов. Фазовые переходы и сегнетоэлектрические структуры в жидких кристаллах, Кристаллография, 21, 6, 1093-1100, (1976).

23. Б. И. Островский. Исследование фазовых переходов и дипольного упорядочения в смектических жидких кристаллах, Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук, Москва, (1980).

24. C. B. Sowyer, C. H. Tower. Rochelle salt as a dielectric, Phys. Rev., 55, 269-273, (1930).

25. Ph. Martinot - Lagarde. Direct electrical measurment of the permanent polarisation of a ferroelectric chiral smectic C* liquid crystal, J. de Phys. Lett., 38, p.L-17 - L-19, (1977).

26. V. M. Vaksman, Yu. P. Panarin. Measurement of ferroelectric liquid crystal parameters, Mol. Mat., 1, 147-154, (1992).

27. Taadaki Isozaki at al. Phys.Rev.B., Vol.48, Number 18,(1993).

28. V. P. Vorflusev, Yu. P.Panarin, S. A. Pikin, V. G. Chigrinov, Domain structures in ferroelectric liquid crystals, Liquid Crystals, 14, ??4, 1055-1060 (1993).

29. E. Pozhidaev, V. Chigrinov, D. Huang, A. Zhukov, J. Ho, H. S. Kwok, Photoalignment of Ferroelectric Liquid Crystals by Azodye Layers, Japanese Journal of Applied Physics, 43, No. 8A, 5440-5446, (2004).

Примечаний нет.