CC BY
11ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2008 Физика Вып. 1 (17)
Раскручивание спиральной структуры нематико-холестерической смеси жидких кристаллов
Б. И. Пирожков, И. Л. Вольхин
Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15
Проведено экспериментальное исследование раскручивания спиральной структуры холесте-
рического жидкого кристалла с большим шагом
1. Введение
Холестерические жидкие кристаллы (ХЖК) имеют спирально закрученную структуру с шагом Р. Согласно [1], возможно ее раскручивание постоянным магнитным полем, направленным перпендикулярно оси закрутки. Критическое поле Нс, при котором происходит полная раскрутка спирали, определяется выражением
где Кг - модуль кручения, Ха ~ магнитная анизотропия ХЖК. Р0 - шаг невозмущенной холестерической структуры. Существенно, что Нс - обратно пропорционально величине шага спирали.
В нематико-холестерических смесях (НХС), представляюппгх собой слабый раствор холестерика в нематике, можно получить структуру с большим Р0, которая будет раскручиваться небольшими полями Н.
В настоящей работе исследован раствор холе-стерил-капроната (ХК) в нематике метоксибензи-лиден-бутиланилине (МББА), взятых в соотношении 0.1 - 99.9 молярных процентов, при котором одна' молекула ХК приходится на 999 молекул МББА.
2. Экспериментальная установка
Применялся оптический метод, известный под названием клина Кано [2].
Две стеклянные пластинки из высококачественного стекла образуют клин (рис.1,а) с углом а, величина которого составляет около 15 угловых минут. Поверхности стекол, обращенные внутрь угла, предварительно подвергались специальной обработке: натиранием о бумагу вдоль линии АГ на них создавались микроцарапины, вдоль кото-
спирали - нематико-холестерической смеси.
б)
Рис. 1. Клин Кано
рых располагались вытянутые молекулы жидкого кристалла. После заполнения клина исследуемым раствором в нем в течение небольшого отрезка времени (около часа) формируется спиральная структура с осью, направленной вертикально.
При удалении от ребра толщина клина постепенно возрастает и в точках Б, В, Г становится кратной величине /72, т.е. здесь спираль “вписывается” в клин без изменения равновесной величины шага. В точке Б высота клина в точности равна половине равновесного шага спирали, в точке В на толщине слоя укладываются два полувитка спирали и т. д. В окрестностях этих точек число полуволн спирали остается тем же, но левее этих точек спираль несколько сжата (шаг уменьшен), а правее - несколько растянута (шаг увеличен).
На середине расстояния между точками Б, В, Г число полувитков спирали скачком меняется на единицу. В этих точках (они обозначены цифрами
1, 2, 3) при взгляде сверху (рис. 1,6) видны тонкие темные линии, параллельные ребру клина. Величина шага спирали легко вычисляется по величи-
© Б. И. Пирожков, И. Л. Вольхин, 2008
Раскручивание спиральной структуры
19
О 500 1000 1500 2000 2500 Я, Э 3500
Рис. 2. Относительное увеличение шага спирали при ее раскручивании
нам угла а и расстояния / между соседними линиями:
Р - 2 l■xg а.
Клин располагался на столике микроскопа МП - 3. Расстояние между линиями / определялось по делениям миры - насадки на окуляре микроскопа.
Магнитное поле, создаваемое электромагнитом, было направлено параллельно ребру клина.
3. Полученные результаты
Равновесное значение Р0 шага спирали, полученное при Н = 0, в исследованной смеси оказа-
•>
лось равным 5.610 мм. Относительное увеличе-
ние шага Р/Р0 с ростом напряженности магнитного поля Я представлено на рис. 2. На участке Я от 0 до 1500 эрстед P/Pq возрастает почти линейно. В больших полях Р/Р0 возрастает более круто, устремляясь к бесконечности при Нс ~ 3100 Э. Это свидетельствует о раскручивании спиральной структуры.
Список литературы
1. Жен де Г1. Физика жидких кристаллов. М.: Мир, 1977.400 с.
2. Cano R., Chatelain P. II С. R. Acad. Sci. 1961. Vol. 253. P. 2081.
