4.2.2. Γυάλινες και εξαιρετικά ελαστικές καταστάσεις πολυμερών
Η υαλώδης κατάσταση είναι μία από τις μορφές της στερεάς κατάστασης των άμορφων πολυμερών, η οποία χαρακτηρίζεται από μικρές ελαστικές παραμορφώσεις με υψηλές τιμές του συντελεστή ελαστικότητας E≈2,2·10 3 -5·10 3 MPa. Αυτές οι παραμορφώσεις συνδέονται με μια μικρή αλλαγή στις αποστάσεις μεταξύ των ατόμων και των γωνιών δεσμού της κύριας αλυσίδας.
Η κατάσταση υψηλής ελαστικότητας χαρακτηρίζεται από μεγάλες αναστρέψιμες παραμορφώσεις (μέχρι 600-800%) και χαμηλές τιμές του συντελεστή ελαστικότητας του πολυμερούς (0,2-2 MPa). Η τάνυση ενός πολυμερούς κατά τη διάρκεια παραμόρφωσης υψηλής ελαστικότητας συνοδεύεται από απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας, ενώ η συστολή συνοδεύεται από συμπίεση. Ο συντελεστής ελαστικότητας ενός παραμορφώσιμου πολυμερούς αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, ενώ ο συντελεστής ελαστικότητας στην υαλώδη κατάσταση μειώνεται. Η εξαιρετικά ελαστική παραμόρφωση εμφανίζεται με την πάροδο του χρόνου, καθώς προκαλείται από την κίνηση των τμημάτων και, ως εκ τούτου, είναι μια μοριακή-κινητική διαδικασία χαλάρωσης.
Η φύση της ελαστικής δύναμης που προκύπτει κατά την παραμόρφωση πολυμερών σε υαλώδεις και εξαιρετικά ελαστικές καταστάσεις συζητείται στην Ενότητα. 2.2.1. Στην πρώτη περίπτωση, συνδέεται με μια αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια, στη δεύτερη - εντροπία. Ο μοριακός μηχανισμός της εντροπικής ελαστικότητας που σχετίζεται με την αποκατάσταση των πιο πιθανών μεγεθών μακρομοριακών πηνίων συζητείται λεπτομερώς στην Ενότητα. 2.2.
Η εξαιρετικά ελαστική κατάσταση εκδηλώνεται πιο ξεκάθαρα στα «διασταυρωμένα» λάστιχα, δηλ. καουτσούκ Στα γραμμικά πολυμερή, η μη αναστρέψιμη παραμόρφωση υπερτίθεται στην αναστρέψιμη παραμόρφωση, δηλ. ροή. Μια εξαιρετικά ελαστική κατάσταση μπορεί να παρατηρηθεί σε πολυμερή σε διάφορες θερμοκρασίες - από -100 έως 200 °C. Η τεχνική χρήση υλικών υψηλής ελαστικότητας σχετίζεται με τις ιδιότητες απορρόφησης κραδασμών και το χαμηλό μέτρο ελαστικότητας.
Όταν εκτίθενται σε εξωτερική περιοδική δύναμη υψηλής συχνότητας, τα πολυμερή που βρίσκονται σε κατάσταση υψηλής ελαστικότητας μπορούν να μετατραπούν σε κατάσταση ελαστικής-σκληρής παραμόρφωσης που δεν σχετίζεται με το «πάγωμα» της κινητικότητας των τμημάτων (Πίνακας 4.1). Αυτό το είδος υαλώδους μετάπτωσης σε πεδία δύναμης σε θερμοκρασίες πάνω από τη δομική θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού ονομάζεται μηχανική μετάπτωση υάλου. Η φύση αυτού του φαινομένου συζητήθηκε νωρίτερα στην ενότητα. 2.3.4.
Η γυάλινη μετάβαση των πολυμερών είναι μια διαδικασία χαλάρωσης. Συνδέεται με τη χαλάρωση, δηλ. μετακινώντας τμήματα μακρομορίων που περιέχουν 5-20 άτομα της κύριας αλυσίδας (ανάλογα με την ευκαμψία της). Αυτή η διαδικασία έχει έντονο συνεργατικό χαρακτήρα.
Κατά τη γυάλινη μετάβαση, παρατηρείται απότομη μεταβολή της θερμοχωρητικότητας, του συντελεστή θερμοκρασίας ογκομετρικής διαστολής και του συντελεστή θερμικής συμπιεστότητας, ενώ παρατηρείται μόνο συστροφή στις καμπύλες του συγκεκριμένου όγκου, ενθαλπίας και εντροπίας. Στο T T s οι δεύτερες παράγωγοι της συνάρτησης Gibbs
αλλάζει απότομα, γεγονός που είναι σημάδι μετάβασης φάσης δεύτερης τάξης. Παρόλα αυτά, η μετάβαση γυαλιού δεν είναι μετάβαση φάσης,
Πίνακας 4.1 Θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου, στερικός παράγοντας (ευκαμψία) σ και τμήμα Kuhn διαφόρων κατηγοριών πολυμερών
|
Τμήμα Kuhn, nm | |||
|
Πολυμερή εύκαμπτης αλυσίδας: | |||
|
Πολυχλωροπρένιο | |||
|
Πολυδμεθυλσπλοξάνη | |||
|
Πολυεστέρες | |||
|
Cis-πολυισονρένιο (φυσικό καουτσούκ) | |||
|
Πολυβουταδιένιο | |||
|
Αλειφατικά πολυαμίδια | |||
|
Μεθακρυλικός πολυμεθυλεστέρας | |||
|
Paul και ακρυλικό μεθυλ | |||
|
Ακρυλικός πολυβουτυλεστέρας | |||
|
Οξεικός πολυβινυλεστέρας | |||
|
Πολυστυρένιο | |||
|
Πολυαιθυλένιο | |||
|
Πολυπροπυλένιο | |||
|
Πολυακρυλονιτρίλιο | |||
|
Πολυβινυλοχλωρίδιο | |||
|
Πολυμερή άκαμπτης αλυσίδας: | |||
|
Τερεφθαλικό οξύ και πολυαρυλική φαινολοφθαλεΐνη | |||
|
Πολυαμίδιο τερεφθαλικού οξέος και ανιφθαλεΐνης | |||
|
Πολυιμίδιο διανυδρίδιο 3,3",4,4"-τετρακαρβοξυφαινυλοξείδιο και φθορένιο ανιλίνης |
αφού οδηγεί σε μια μη ισορροπημένη μετασταθερή κατάσταση του συστήματος. Αυτό επιβεβαιώνεται από μια σειρά κινητικών χαρακτηριστικών:
μια μονότονη και απεριόριστη μείωση της θερμοκρασίας μετάπτωσης γυαλιού με μείωση του ρυθμού ψύξης και αντίστροφα.
στην αντίθετη κατεύθυνση της αλλαγής της θερμοχωρητικότητας κατά τη μετάβαση γυαλιού και μια μετάβαση φάσης δεύτερης τάξης (κατά τη μετάβαση γυαλιού, η θερμοχωρητικότητα μειώνεται).
Συνήθως, η θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού αλλάζει κατά περίπου 3 °C όταν ο ρυθμός ψύξης αλλάζει κατά 10 και μόνο σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να αλλάξει κατά 10-15 °C. Ο Bartenev πρότεινε έναν τύπο για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας μετάπτωσης γυαλιού σε διαφορετικούς ρυθμούς μεταβολής της θερμοκρασίας:
όπου c είναι η υλική σταθερά. ρυθμός συνθέρμανσης σε °C/s.
Θεωρίες γυάλινης μετάβασης.Η κινητικότητα οποιασδήποτε κινητικής μονάδας καθορίζεται από τον χρόνο χαλάρωσης t, ο οποίος, σύμφωνα με τον τύπο (2.93), εξαρτάται εκθετικά από την ενέργεια ενεργοποίησης. Έχει αποδειχθεί ότι με τη μείωση της θερμοκρασίας, η ενέργεια ενεργοποίησης για την κίνηση των τμημάτων αυξάνεται γρήγορα, η οποία σχετίζεται με μείωση του ελεύθερου όγκου του πολυμερούς και αύξηση του συνεργατικού συστήματος χαλάρωσης. Κατά τη γυάλινη μετάβαση, ο ελεύθερος όγκος φτάνει σε μια ελάχιστη τιμή και η κίνηση των τμημάτων σταματά. Ο ελεύθερος όγκος του πολυμερούς Vst προσδιορίζεται από την έκφραση:
όπου V είναι ο συνολικός όγκος, δηλ. πραγματικός όγκος του πολυμερούς σώματος. V 3 - κατειλημμένος όγκος ίσος με τον όγκο των μακρομορίων. Ο ελεύθερος όγκος κατανέμεται σε όλο το πολυμερές με τη μορφή μικροπόρων, η προέλευση των οποίων συνδέεται με την ετερογένεια της δομής.
Η μεταβολή του όγκου του σώματος κατά τη θέρμανση χαρακτηρίζεται από τον συντελεστή
επεκτάσεις. Στο T > T c, η μεταβολή στον όγκο του πολυμερούς καθορίζεται κυρίως από την αλλαγή στον ελεύθερο όγκο· ο συντελεστής διαστολής για αυτήν την περιοχή συμβολίζεται ως 1. Στο Τ< Т с свободный объем изменяется в существенно меньшей степени (рис. 4.6), изменение объема полимера в этой области происходит по закону, характерному для твердых кристаллических тел с коэффициентом объемного расширения 2 . Величина ∆= 1 - 2 имеет физический смысл коэффициента температурного расширения свободного объема. Она связана с температурой стеклования полимеров эмпирическим уравнением Бойера-Симхи:
Στη θεωρία των Gibbs και Di Marzio, η διαδικασία υαλώδους μετάπτωσης ενός πολυμερούς εξετάζεται από την προοπτική της θερμοδυναμικής κατάστασης του συστήματος, που καθορίζεται από τον αριθμό των πιθανών διαμορφώσεων του μακρομορίου. Υποτίθεται ότι οι πιθανοί τρόποι προσανατολισμού των μονάδων αλυσίδας μπορούν να μειωθούν σε δύο ακραίες περιπτώσεις που αντιστοιχούν σε υψηλές τιμές ε 1 και χαμηλές ε 2 ενεργειακές τιμές των διαμορφωτών. Σε σχέση με το μοντέλο περιστροφικού ισομερούς της αλυσίδας, το πρώτο μπορεί να αποδοθεί σε ισομερή ±gauche, το δεύτερο σε ισομερή trans. Στο T > T c το πολυμερές χαρακτηρίζεται από ένα μεγάλο διαμορφωτικό σύνολο και σημαντική μοριακή διαμορφωτική εντροπία S K . Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, η ένταση της θερμικής κίνησης των τμημάτων μειώνεται, δηλ. η ευελιξία της αλυσίδας, επομένως, οι διαμορφώσεις που αντιστοιχούν σε μεγάλες (ε 1) τιμές εσωτερικής ενέργειας παγώνουν και το S K μειώνεται. Σε μια ορισμένη θερμοκρασία T = T 2, η μετάβαση των διαμορφώσεων trans σε "+" ή "-" gauche καθίσταται αδύνατη και η θερμική κίνηση των τμημάτων σταματά. Αυτό σημαίνει ότι ΔS K = 0, εάν εφαρμόσουμε τον τύπο Boltzmann για να υπολογίσουμε τη διαμορφωτική εντροπία και υποθέσουμε ότι η θερμοδυναμική πιθανότητα είναι ίση με τον αριθμό διαμόρφωσης.
Δεδομένου ότι η Τ2 είναι η θερμοκρασία στην οποία η περίσσεια εντροπίας ενός υπερψυκτικού υγρού (στην περίπτωση αυτή ενός άμορφου πολυμερούς) σε σύγκριση με έναν κρύσταλλο γίνεται μηδέν, η μετάπτωση υάλου στη θεωρία Gibbs-Di Marzio θεωρείται μετάπτωση φάσης δεύτερης τάξης. Πράγματι, κατά τη γυάλινη μετάβαση, παρατηρούνται ορισμένα επίσημα σημάδια μιας τέτοιας μετάβασης - ένα άλμα στη θερμική ικανότητα, μια απότομη αλλαγή στον συντελεστή ογκομετρικής διαστολής κ.λπ. λαμβάνει χώρα trans ισομερή, όπως προτείνεται σύμφωνα με τη θεωρία Gibbs-Dee Marzio. Στην πράξη αποδείχθηκε ότι T c > T 2 πάντα. Επομένως, οι συγγραφείς της θεωρίας υπέθεσαν ότι T 2 = T c μόνο σε απειροελάχιστες ταχύτητες ψύξης πολυμερών, όταν τα φαινόμενα χαλάρωσης στα πολυμερή μειώνονται στο ελάχιστο. Αλλά ακόμη και κάτω από αυτήν την προϋπόθεση, δεν είναι σωστό να προσδιορίσουμε τη μετάβαση γυαλιού με μια μετάβαση φάσης δεύτερης τάξης, επειδή Η μετάβαση γυαλιού καθορίζει μια μετασταθερή κατάσταση, η εντροπία της οποίας σε οποιαδήποτε θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη από την εντροπία της κρυσταλλικής κατάστασης. Έτσι, θα πρέπει να θεωρηθεί ότι υπάρχουν δύο ανεξάρτητες μεταβάσεις στο T 2 και στο T c, οι οποίες συσχετίζονται μεταξύ τους. Η θερμοδυναμική θεωρία της υαλώδους μετάβασης αναπτύχθηκε περαιτέρω στα έργα των Adam και Gibbs.
Κινητική θεωρία υαλώδους μετάπτωσης.Για πολικά πολυμερή με ισχυρές διαμοριακές αλληλεπιδράσεις, καλά αποτελέσματα λαμβάνονται από τη θεωρία Zhurkov, μια από τις πρώτες θεωρίες υαλώδους μετάπτωσης. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η υαλώδης μετάπτωση του πολυμερούς, δηλ. η διακοπή της θερμικής κίνησης των τμημάτων οφείλεται στο σχηματισμό ενός χωρικού δικτύου αδύναμων διαμοριακών συνεκτικών δεσμών - δίπολο, δότης-δέκτης (συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου).
Η ενέργεια της διαμοριακής αλληλεπίδρασης εξαρτάται ελάχιστα από τη θερμοκρασία, ενώ η ενέργεια της θερμικής κίνησης των μονάδων είναι ανάλογη του kT. Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, η ενέργεια της θερμικής κίνησης μειώνεται και, όταν αποδεικνύεται ανεπαρκής για να υπερνικήσει τις δυνάμεις της διαμοριακής αλληλεπίδρασης, σχηματίζεται ένα δίκτυο διαμοριακών δεσμών, δηλ. γυάλινη μετάβαση Σε αυτή την περίπτωση, για τη μετάβαση σε μια υαλώδη κατάσταση, αρκεί να «παγώσει» η κινητικότητα των τμημάτων Kuhn, ενώ διατηρείται η κίνηση άλλων δομικών στοιχείων - συνδέσμων, πλευρικών υποκαταστατών.
Ο σχηματισμός διαμοριακών δεσμών κατά τη μετάβαση σε μια υαλώδη κατάσταση για έναν αριθμό πολικών πολυμερών - πολυαμίδια, πολυβινυλική αλκοόλη, ζελατίνη - έχει αποδειχθεί με φασματοσκοπία IR. Σύμφωνα με τη θεωρία του Zhurkov, με την αυξανόμενη πολικότητα του πολυμερούς και, κατά συνέπεια, την ακαμψία της αλυσίδας, η τιμή της θερμοκρασίας μετάπτωσης γυαλιού αυξάνεται (Εικ. 4.7).
Ο αποκλεισμός των πολικών ομάδων πολυμερών με την εισαγωγή μικρών προσθηκών ενώσεων χαμηλού μοριακού βάρους οδηγεί σε μείωση της διαμακρομοριακής αλληλεπίδρασης και, κατά συνέπεια, της θερμοκρασίας μετάπτωσης υάλου. Τα πειραματικά δεδομένα επιβεβαιώνουν αυτή τη θέση.
Με βάση τα προηγούμενα, είναι προφανές ότι η θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου θα εξαρτηθεί πρωτίστως από τους παράγοντες που καθορίζουν την ευκαμψία της αλυσίδας και τη δυνατότητα διαμορφωτικών μεταβάσεων. Η ευελιξία της αλυσίδας καθορίζεται από τη φύση των δεσμών στην κύρια αλυσίδα, καθώς και από τον όγκο και την πολικότητα των υποκαταστατών σε αυτήν την αλυσίδα. Είναι γνωστό, για παράδειγμα, ότι η εισαγωγή αιθερικών δεσμών σε μια αλυσίδα αυξάνει την ευελιξία της και οι αμιδικές ομάδες - τη μειώνουν. Σύμφωνα με αυτό, στην πρώτη περίπτωση η θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού μειώνεται, στη δεύτερη αυξάνεται (βλ. Πίνακας 4.1). Η επιρροή ενός βουλευτή εκδηλώνεται συχνότερα ως εξής:
Οι λεγόμενοι χύδην μη παραμορφώσιμοι υποκαταστάτες αυξάνουν τη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου, για παράδειγμα, για το πολυστυρένιο και το πολυβινυλοναφθαλίνιο είναι 100 °C και 211 °C, αντίστοιχα.
Οι εύκαμπτες πλευρικές ομάδες μειώνουν τη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου, για παράδειγμα, ο ακρυλικός πολυμεθυλεστέρας και ο ακρυλικός πολυβουτυλεστέρας έχουν θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου 2 ° C και -40 ° C, αντίστοιχα.
Η αύξηση της πολικότητας του υποκαταστάτη οδηγεί σε μείωση της ευκαμψίας της αλυσίδας λόγω του περιορισμού της ελευθερίας περιστροφής της και, κατά συνέπεια, σε αύξηση της θερμοκρασίας μετάπτωσης υάλου.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, στην περιοχή των τιμών χαμηλού μοριακού βάρους, το τελευταίο επηρεάζει τη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου του πολυμερούς. Αυτό εξηγείται από την αύξηση του ελεύθερου όγκου του πολυμερούς που περιέχει κοντές αλυσίδες, καθώς τα άκρα τους εμποδίζουν την πυκνή συσσώρευση μακρομορίων. Η περίσσεια ελεύθερου όγκου ενός πολυμερούς χαμηλού μοριακού βάρους οδηγεί στο γεγονός ότι οι διαμορφωτικές μεταβάσεις των μακρομορίων μπορούν να συμβούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες σε σύγκριση με ένα πολυμερές υψηλότερου μοριακού βάρους.
Στην περίπτωση των πολυμερών με σταυροειδείς δεσμούς, συμβαίνει το αντίθετο φαινόμενο - η διασύνδεση «συνενώνει» τα μακρομόρια, γεγονός που οδηγεί σε μείωση του ελεύθερου όγκου και αύξηση της θερμοκρασίας μετάπτωσης υάλου του «διασταυρούμενου» πολυμερούς σε σύγκριση με η γραμμική.
| " |
Η εταιρεία Olenta πουλά μια τεράστια γκάμα πολυμερών υλικών. Έχουμε πάντα διαθέσιμα θερμοπλαστικά υψηλής ποιότητας, συμπεριλαμβανομένων των πολυμερών υγρών κρυστάλλων. Οι εργαζόμενοι στην Olenta έχουν ανώτερη εξειδικευμένη εκπαίδευση και έχουν εξαιρετική κατανόηση των ιδιαιτεροτήτων της κατασκευής πολυμερών. Σε εμάς μπορείτε πάντα να λάβετε συμβουλές και οποιαδήποτε βοήθεια σχετικά με την επιλογή υλικού και την οργάνωση της τεχνολογικής διαδικασίας.
Τα υγρά κρυσταλλικά πολυμερή έχουν πολύ υψηλή ακαμψία και αντοχή. Δεν παράγουν φλας κατά τη χύτευση. Συνιστάται για χύτευση ακριβείας. Έχουν εξαιρετική σταθερότητα διαστάσεων. Χαρακτηρίζεται από πολύ σύντομους χρόνους ψύξης. Χαρακτηρίζονται από εξαιρετικά χαμηλή αντοχή στην άρθρωση. Εδώ θα βρείτε πολυμερές υγρών κρυστάλλων από την Toray. Το υλικό παράγεται σε εργοστάσιο στην Ιαπωνία.
Πολυμερές υγρών κρυστάλλων που παράγεται από την Toray
| Πλήρωση | Μάρκα | Περιγραφή | Εφαρμογή |
| Γέμισμα γυαλιού | Πολυμερές υψηλής αντοχής, 35% γεμάτο γυαλί | Μικροηλεκτρονική |
|
| Κοντό ποτήρι | Πολυμερές υψηλής ροής, 35% γεμάτο γυαλί | Μικροηλεκτρονική |
|
| Κοντό γυαλί και ορυκτά | Πολυμερές εξαιρετικά υψηλής ροής, 30% γεμάτο γυαλί | Μικροηλεκτρονική |
|
| Αντιστατικό πολυμερές, πλήρωση 50%. | Μικροηλεκτρονική |
||
| Γυαλί και ορυκτά | Χαμηλή στρέβλωση, γέμιση 50%. | Μικροηλεκτρονική |
|
| Μεταλλικά στοιχεία | Χαμηλή στρέβλωση, γέμιση 30%. | Μικροηλεκτρονική |
Χαρακτηριστικά πολυμερών υγρών κρυστάλλων
Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές πολυμερείς ενώσεις, αυτά τα υλικά έχουν μια σειρά από διακριτικές ιδιότητες. Τα υγρά κρυσταλλικά πολυμερή είναι υψηλού μοριακού χαρακτήρα ενώσεις που μπορούν να αλλάξουν την κατάστασή τους υπό την επίδραση εξωτερικών συνθηκών. Λόγω των εύκαμπτων μοριακών δεσμών, μια αλυσίδα μακρομορίων είναι ικανή να αλλάξει το σχήμα της σε ένα ευρύ φάσμα και να σχηματίσει μια σταθερή και ανθεκτική κρυσταλλική δομή.
Αυτά τα πολυμερή διατηρούν σταθερές ιδιότητες αντοχής μέχρι το σημείο τήξης. Έχουν πολύ υψηλή χημική αντοχή και διηλεκτρικές ιδιότητες.
Τα πολυμερή υγρών κρυστάλλων χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, μαγειρικών σκευών ανθεκτικών στα μικροκύματα και ιατρικών οργάνων.
Σχετικά με την εταιρεία OLENTA
Η εταιρεία μας έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα:
- λογικές τιμές;
- ειδικοί με μεγάλη εμπειρία·
- αυστηρή τήρηση προθεσμιών και συμφωνιών·
- ένα ευρύ φάσμα δομικών πλαστικών.
- συνεργασία με τους μεγαλύτερους κατασκευαστές πολυμερών.
Η OLENTA προμηθεύει πολυμερή υγρών κρυστάλλων αποκλειστικά από αξιόπιστους κατασκευαστές. Αυτό όχι μόνο χρησιμεύει ως εγγύηση άψογης ποιότητας, αλλά και ελαχιστοποιεί τυχόν κινδύνους που σχετίζονται με διακοπές εφοδιασμού ή ακατάλληλη εκπλήρωση των υποχρεώσεων.
Δημοσιεύουμε ένα αντίγραφο διάλεξης ενός ανώτερου ερευνητή στο Τμήμα Μακρομοριακών Ενώσεων της Χημικής Σχολής του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας, αναπληρωτή καθηγητή, Διδάκτωρ Χημικών Επιστημών, βραβευμένο με το Προεδρικό Βραβείο της Ρωσικής Ομοσπονδίας για νέους επιστήμονες για το 2009 , Alexey Bobrovsky, που δόθηκε στις 2 Δεκεμβρίου 2010 στο Πολυτεχνείο στο πλαίσιο του έργου "Public Lectures Polit. RU".
Δείτε επίσης:
Κείμενο διάλεξης. Μέρος 1
Καλό απόγευμα! Θα ήθελα να κάνω μερικές αλλαγές στους κανονισμούς: η διάλεξη αποτελείται από δύο μέρη: πρώτα υγρούς κρυστάλλους και μετά πολυμερή υγρών κρυστάλλων, γι' αυτό θα ήθελα να προτείνω να κάνετε μερικές ερωτήσεις μετά το πρώτο μέρος. Θα είναι πιο εύκολο.
Θα ήθελα να πω ότι το κύριο καθήκον που έθεσα για τον εαυτό μου κατά την προετοιμασία αυτής της διάλεξης δεν είναι τόσο να σας φορτώσω με άφθονες πληροφορίες για τους υγρούς κρυστάλλους και τη χρήση τους, αλλά να σας ενδιαφέρω με κάποιο τρόπο για τους υγρούς κρυστάλλους, να σας δώσω μερικές αρχικές έννοιες: τι είναι και δείχνουν πόσο όμορφα και ενδιαφέροντα είναι, όχι από χρηστική άποψη (όπου μπορούν να χρησιμοποιηθούν), αλλά από την άποψη της επιστήμης και της τέχνης (πόσο όμορφα είναι από μόνα τους). Σχέδιο της έκθεσής μου.
Πρώτα απ 'όλα, θα σας πω πότε και πώς ανακαλύφθηκε η υγρή κρυσταλλική κατάσταση, τι κάνει τους υγρούς κρυστάλλους μοναδικούς σε σύγκριση με άλλα αντικείμενα και στο δεύτερο μέρος της έκθεσής μου θα μιλήσω για τα υγρά κρυσταλλικά πολυμερή και γιατί είναι ενδιαφέροντα και υπέροχα .
Όλοι γνωρίζουν ότι στις περισσότερες ουσίες τα μόρια σχηματίζουν μια κρυσταλλική κατάσταση, τα μόρια σχηματίζουν ένα τρισδιάστατο κρυσταλλικό πλέγμα, ταξινομημένο σε τρεις διαστάσεις, και όταν θερμαίνεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία, παρατηρείται μια μετάβαση φάσης από μια τρισδιάστατη διατεταγμένη κατάσταση σε μια διαταραγμένη υγρή κατάσταση και με περαιτέρω θέρμανση - σε αέρια κατάσταση. Αποδείχθηκε ότι υπάρχουν κάποιες ενδιάμεσες φάσεις που έχουν τη αθροιστική κατάσταση ενός υγρού, αλλά, παρ' όλα αυτά, έχουν κάποια τάξη: όχι τρισδιάστατη, αλλά δισδιάστατη ή κάποια άλλη εκφυλισμένη τάξη. Θα εξηγήσω τώρα για τι πράγμα μιλάμε.
Η πρώτη αναφορά μιας ασυνήθιστης κατάστασης της ύλης - η υγρή κρυσταλλική κατάσταση της ύλης, αν και αυτός ο όρος δεν υπήρχε εκείνη την εποχή - έλαβε χώρα το 1888. Σύμφωνα με κάποια άλλα στοιχεία, μια τέτοια ασυνήθιστη κατάσταση της ουσίας καταγράφηκε το 1850, αλλά είναι γενικά αποδεκτό ότι το 1888 ο Friedrich Reinitzer, ένας Αυστριακός επιστήμονας, εξέτασε την ουσία βενζοϊκή χοληστερόλη - ένα παράγωγο της χοληστερόλης - και ανακάλυψε ότι όταν θερμάνθηκε σε 145°, η κρυσταλλική φάση (λευκή σκόνη) μετατρέπεται σε ένα περίεργο θολό υγρό και μετά από περαιτέρω θέρμανση στους 179°, παρατηρείται μετάβαση σε ένα συνηθισμένο διαφανές υγρό. Προσπάθησε να καθαρίσει αυτή την ουσία, αφού δεν ήταν σίγουρος ότι είχε καθαρή βενζοϊκή χοληστερόλη, αλλά παρόλα αυτά αναπαράχθηκαν αυτές οι δύο μεταβάσεις φάσης. Έστειλε ένα δείγμα αυτής της ουσίας στον φίλο του φυσικό Otto von Lehmann. Η Lehman μελέτησε τους συνηθισμένους κρυστάλλους, συμπεριλαμβανομένων των πλαστικών κρυστάλλων, οι οποίοι είναι μαλακοί στην αφή και διαφορετικοί από τους συνηθισμένους σκληρούς κρυστάλλους. Η κύρια μέθοδος μελέτης ήταν το οπτικό μικροσκόπιο πόλωσης - ένα μικροσκόπιο στο οποίο το φως διέρχεται μέσω ενός πολωτή, διέρχεται από μια ουσία και στη συνέχεια μέσω ενός αναλυτή - μέσω ενός λεπτού στρώματος ουσίας. Όταν οι κρύσταλλοι μιας συγκεκριμένης ουσίας τοποθετούνται μεταξύ του πολωτή και του αναλυτή, μπορείτε να δείτε υφές - χαρακτηριστικές εικόνες για διαφορετικές κρυσταλλικές ουσίες - και έτσι να μελετήσετε τις οπτικές ιδιότητες των κρυστάλλων. Αποδείχθηκε ότι ο Otto von Lehmann τον βοήθησε να καταλάβει ποια ήταν η αιτία της ενδιάμεσης κατάστασης, της αυταπάτης. Ο Otto von Lehmann ήταν σοβαρά πεπεισμένος ότι όλες οι ιδιότητες των κρυσταλλικών ουσιών, των κρυστάλλων, εξαρτώνται αποκλειστικά από το σχήμα των μορίων, δηλαδή, δεν έχει σημασία πώς βρίσκονται σε αυτόν τον κρύσταλλο, το σχήμα των μορίων είναι σημαντικό. Και στην περίπτωση των υγρών κρυστάλλων, είχε δίκιο - το σχήμα των μορίων καθορίζει την ικανότητα σχηματισμού υγρής κρυσταλλικής φάσης (κυρίως το σχήμα των μορίων). Εδώ θα ήθελα να μιλήσω για τα κύρια ιστορικά στάδια στη μελέτη των υγρών κρυστάλλων, τα πιο σημαντικά κατά τη γνώμη μου.
Το 1888, ο Reinitzer έγραψε ότι υπάρχουν κρύσταλλοι των οποίων η απαλότητα είναι τέτοια που μπορούν να ονομαστούν υγροί, τότε ο Lehmann έγραψε ένα άρθρο για τους ρέοντες κρυστάλλους, στην πραγματικότητα, επινόησε τον όρο υγρούς κρυστάλλους. Ένα σημαντικό ιστορικό επεισόδιο: στη δεκαετία του 20-30, ο σοβιετικός φυσικός Fredericks μελέτησε την επίδραση διαφόρων μαγνητικών και ηλεκτρικών πεδίων στις οπτικές ιδιότητες των υγρών κρυστάλλων και ανακάλυψε ένα σημαντικό πράγμα: ο προσανατολισμός των μορίων στους υγρούς κρυστάλλους αλλάζει πολύ εύκολα την επιρροή των εξωτερικών πεδίων, και αυτά τα πεδία είναι πολύ αδύναμα και αλλάζουν πολύ γρήγορα. Από τα τέλη της δεκαετίας του '60, ξεκίνησε μια έκρηξη στη μελέτη των συστημάτων υγρών κρυστάλλων και των φάσεων υγρών κρυστάλλων, και σχετίζεται με το γεγονός ότι έμαθαν να τα χρησιμοποιούν. Πρώτον, για συστήματα απεικόνισης πληροφοριών σε συνηθισμένα ηλεκτρονικά ψηφιακά ρολόγια, στη συνέχεια σε αριθμομηχανές και με την έλευση της τεχνολογίας υπολογιστών, έγινε σαφές ότι οι υγροί κρύσταλλοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ενεργά για την κατασκευή οθονών. Φυσικά, ένα τέτοιο τεχνολογικό άλμα έχει τονώσει τη μελέτη των υγρών κρυστάλλων από τη σκοπιά της θεμελιώδους επιστήμης, αλλά θα ήθελα να επισημάνω πόσο μεγάλο είναι το χρονικό χάσμα μεταξύ των επιστημονικών ανακαλύψεων που σχετίζονται με τους υγρούς κρυστάλλους. Μάλιστα, ο κόσμος ενδιαφέρθηκε για αυτά από περιέργεια, δεν υπήρχε ωφελιμιστικό ενδιαφέρον, κανείς δεν ήξερε πώς να τα χρησιμοποιήσει και, επιπλέον, εκείνα τα χρόνια (δεκαετία 20-30) ήταν πολύ πιο ενδιαφέρουσα η θεωρία της σχετικότητας. Παρεμπιπτόντως, ο Fredericks ήταν ο εκλαϊκευτής της θεωρίας της σχετικότητας στη Σοβιετική Ένωση, στη συνέχεια καταπιέστηκε και πέθανε στα στρατόπεδα. Στην πραγματικότητα, πέρασαν 80 χρόνια μετά την ανακάλυψη των υγρών κρυστάλλων μέχρι να μάθουν να τους χρησιμοποιούν. Συχνά δίνω αυτό το παράδειγμα όταν μιλάω για τις ιδιαιτερότητες της χρηματοδότησης της επιστήμης.
Θα ήθελα να σταθώ στους κύριους τύπους υγρής κρυσταλλικής φάσης. Πώς λειτουργεί η μεσόφαση, δηλαδή η υγρή κρυσταλλική φάση;
Τυπικά, η υγρή κρυσταλλική φάση σχηματίζεται από μόρια που έχουν σχήμα ράβδου ή δίσκου, δηλαδή έχουν ανισομετρία σχήματος, κυρίως ράβδους ή δίσκους. Μπορείτε να φανταστείτε ένα καλό πείραμα που είναι εύκολο να στηθεί: αν ρίξετε τυχαία μπαστούνια σε ένα κουτί και το ανακινήσετε, τότε ως αποτέλεσμα αυτού του τίναγμα θα παρατηρήσετε ότι τα ίδια τα ραβδιά στοιβάζονται παράλληλα, όπως είναι το πιο απλό νηματικό η φάση είναι διευθετημένη. Υπάρχει προσανατολιστική τάξη κατά μήκος μιας ορισμένης κατεύθυνσης, αλλά το κέντρο μάζας των μορίων είναι διαταραγμένο. Υπάρχουν πολύ πιο πολύπλοκες φάσεις, για παράδειγμα, του σμηκτικού τύπου, όταν το κέντρο μάζας είναι σε επίπεδα, δηλαδή τέτοιες πολυεπίπεδες φάσεις. Η χοληστερική φάση είναι πολύ ενδιαφέρουσα: η τοπική της σειρά είναι ίδια με αυτή της νηματικής, υπάρχει μια προσανατολιστική τάξη, αλλά σε απόσταση εκατοντάδων νανόμετρων σχηματίζεται μια ελικοειδής δομή με μια ορισμένη κατεύθυνση συστροφής και η εμφάνιση αυτή η φάση οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια είναι χειρόμορφα, δηλαδή είναι απαραίτητη η μοριακή χειραλικότητα (θα εξηγήσω τι είναι αυτό αργότερα) για να σχηματιστεί μια τέτοια ελικοειδής συστροφή. Αυτή η φάση έχει επίσης ενδιαφέρουσες ιδιότητες, όπως η νηματική, και μπορεί επίσης να βρει κάποια εφαρμογή. Οι φάσεις που μίλησα είναι οι πιο απλές. Υπάρχουν οι λεγόμενες μπλε φάσεις.
Θα σταθώ λίγο σε αυτά όταν μιλάω για πολυμερή, αυτό σχετίζεται λίγο με τη δουλειά μου. Εδώ αυτές οι γραμμές υποδεικνύουν την κατεύθυνση του προσανατολισμού των μορίων και το κύριο δομικό στοιχείο τέτοιων φάσεων είναι τέτοιοι κύλινδροι στους οποίους ο προσανατολισμός των μακρών αξόνων των μορίων αλλάζει έξυπνα, δηλαδή στο κέντρο αυτού του κυλίνδρου ο προσανατολισμός είναι κατά μήκος τον άξονα του κυλίνδρου, και καθώς απομακρύνεται προς την περιφέρεια, παρατηρείται περιστροφή. Αυτές οι φάσεις είναι πολύ ενδιαφέρουσες από την άποψη της δομής, πολύ όμορφες σε ένα πολωτικό μικροσκόπιο, και είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι στην περίπτωση υγρών κρυστάλλων χαμηλού μοριακού βάρους αυτές οι φάσεις υπάρχουν σε μερικά δέκατα του βαθμού, στην καλύτερη περίπτωση 2 Εύρος θερμοκρασίας -3°, και στην περίπτωση των πολυμερών κατάφερα να συλλάβω αυτές τις ενδιαφέρουσες δομές και θα σας μιλήσω αργότερα. Λίγη χημεία. Πώς μοιάζουν οι δομές των μορίων υγρών κρυστάλλων;
Συνήθως υπάρχει ένα αρωματικό τμήμα 2-3 δακτυλίων βενζολίου, μερικές φορές μπορεί να υπάρχουν δύο αρωματικοί δακτύλιοι συνδεδεμένοι απευθείας, μπορεί να υπάρχει ένα συνδετικό τμήμα. Είναι σημαντικό αυτό το θραύσμα να είναι επιμήκη, δηλαδή το μήκος του να είναι μεγαλύτερο από το πλάτος του και να είναι αρκετά άκαμπτο και να είναι δυνατή η περιστροφή γύρω από έναν μακρύ άξονα, αλλά κατά τη διάρκεια αυτής της περιστροφής το σχήμα παραμένει επίμηκες. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για να σχηματιστεί η φάση υγρών κρυστάλλων. Η παρουσία εύκαμπτων ουρών στο μόριο είναι σημαντική - πρόκειται για διάφορες ουρές αλκυλίου και η παρουσία διαφόρων πολικών υποκαταστατών είναι σημαντική. Αυτό είναι σημαντικό για την εφαρμογή και δημιουργεί διπολικές ροπές και την ικανότητα επαναπροσανατολισμού σε εξωτερικά πεδία, δηλαδή, αυτό το μόριο αποτελείται από δύο κύρια μέρη: ένα μεσογόνο θραύσμα με κάποιο υποκατάστατο (πολικό ή μη πολικό) και μια εύκαμπτη ουρά που μπορεί να λυγίσει. Γιατί χρειάζεται; Λειτουργεί ως εσωτερικός πλαστικοποιητής, γιατί αν πάρετε άκαμπτα μόρια, θα κρυσταλλωθούν - θα σχηματίσουν έναν τρισδιάστατο κρύσταλλο χωρίς μεσόφαση, χωρίς υγρές κρυσταλλικές φάσεις και η εύκαμπτη ουρά συχνά βοηθά στο να σχηματιστεί μια ενδιάμεση φάση μεταξύ του κρυστάλλου και ένα συνηθισμένο ισότροπο υγρό. Ένας άλλος τύπος μορίων είναι τα μόρια σε σχήμα δίσκου. Εδώ είναι η γενική δομή τέτοιων δίσκων, που μπορούν επίσης να σχηματίσουν μεσαφάσες, αλλά έχουν εντελώς διαφορετική δομή από τις φάσεις που βασίζονται σε επιμήκη μόρια. Θα ήθελα να σας τονίσω πόσο όμορφοι είναι οι υγροί κρύσταλλοι κάτω από ένα πολωτικό μικροσκόπιο.
Το μικροσκόπιο πόλωσης είναι η πρώτη μέθοδος για τη μελέτη υγρών κρυστάλλων, δηλαδή, από την εικόνα που παρατηρείται από έναν ερευνητή σε ένα πολωτικό μικροσκόπιο διασταυρούμενων πολωτών, μπορεί κανείς να κρίνει τι είδους μεσόφαση, τι είδους υγρή κρυσταλλική φάση σχηματίζεται. Αυτή είναι η χαρακτηριστική εικόνα για τη νηματική φάση, τα μόρια της οποίας σχηματίζουν μόνο μια προσανατολιστική σειρά. Έτσι μοιάζει η σμεκτική φάση. Για να σας δώσω μια ιδέα για την κλίμακα όλων αυτών, δηλαδή είναι πολύ μεγαλύτερη από τη μοριακή κλίμακα: το πλάτος της εικόνας είναι εκατοντάδες μικρά, δηλαδή είναι μια μακροσκοπική εικόνα, πολύ μεγαλύτερη από το μήκος κύματος του ορατού φωτός. Και αναλύοντας τέτοιες εικόνες, μπορεί κανείς να κρίνει τι είδους δομή υπάρχει. Φυσικά, υπάρχουν πιο ακριβείς μέθοδοι για τον προσδιορισμό της δομής και ορισμένων δομικών χαρακτηριστικών αυτών των μεσοφάσεων - μέθοδοι όπως η ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ, διάφοροι τύποι φασματοσκοπίας - αυτό μας επιτρέπει να κατανοήσουμε πώς και γιατί τα μόρια συσκευάζονται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο .
Ένας άλλος τύπος εικόνας είναι ένα συμπυκνωμένο διάλυμα βραχέων θραυσμάτων DNA (υδατικό διάλυμα) - μια τέτοια εικόνα ελήφθη στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο. Σε γενικές γραμμές, η σημασία και τα χαρακτηριστικά του σχηματισμού υγρών κρυσταλλικών φάσεων σε βιολογικά αντικείμενα είναι ένα θέμα για μια ξεχωριστή μεγάλη συζήτηση, και δεν είμαι ειδικός σε αυτό, αλλά μπορώ να πω ότι πολλά πολυμερή βιολογικής φύσης μπορούν να παράγουν ένα υγρό κρυσταλλική φάση, αλλά αυτή είναι συνήθως μια λυοτροπική υγρή κρυσταλλική φάση, δηλαδή Είναι σημαντικό να υπάρχει ένας διαλύτης, όπως το νερό, προκειμένου να σχηματιστεί αυτή η υγρή κρυσταλλική φάση. Αυτές είναι οι φωτογραφίες που έλαβα.
Έτσι μοιάζει η χοληστερική μεσόφαση - μια από τις τυπικές εικόνες. Θα ήθελα να δείξω πόσο όμορφες φαίνονται οι μεταβάσεις φάσης: όταν αλλάζει η θερμοκρασία, μπορούμε να παρατηρήσουμε μια μετάβαση φάσης.
Όταν η θερμοκρασία αλλάζει, παρατηρείται αλλαγή στη διάθλαση, οπότε αλλάζουν τα χρώματα, πλησιάζουμε τη μετάβαση - και παρατηρείται μετάβαση σε ισοτροπικό τήγμα, δηλαδή όλα έχουν σκοτεινιάσει, μια σκοτεινή εικόνα είναι ορατή στους διασταυρούμενους πολωτές.
Σε μια άλλη περίπτωση, είναι λίγο πιο περίπλοκο: στην αρχή είναι ορατή μια σκοτεινή εικόνα, αλλά η φύση μας εξαπατά, τα μόρια είναι απλά προσανατολισμένα έτσι ώστε να μοιάζουν με ισοτροπικό τήγμα, αλλά υπήρχε μια υγρή κρυσταλλική φάση. Εδώ είναι η μετάβαση σε μια άλλη υγρή κρυσταλλική φάση - κατά την ψύξη, πιο διατεταγμένες αλλαγές στον προσανατολισμό. Το κόκκινο χρώμα συνδέεται με μια ελικοειδή δομή με ένα ορισμένο βήμα της έλικας, και το βήμα της έλικας αλλάζει, η έλικα συστρέφεται, οπότε υπάρχει μια αλλαγή στα χρώματα. Είναι ορατές διάφορες διακρίσεις, δηλαδή η σπείρα στρίβει και τώρα κάποια στιγμή θα παρατηρηθεί κρυστάλλωση αυτού του δείγματος, όλο αυτό θα γίνει μπλε. Αυτό το δείχνω από το γεγονός ότι ένα από τα προσωπικά μου κίνητρα για τη μελέτη, για παράδειγμα, υγρών κρυστάλλων είναι η ομορφιά τους, τους κοιτάζω με ευχαρίστηση μέσα από ένα μικροσκόπιο, έχω την ευτυχία να το κάνω αυτό κάθε μέρα και υποστηρίζεται το αισθητικό ενδιαφέρον από επιστημονικό ενδιαφέρον. Τώρα θα υπάρξει κρυστάλλωση, όλα γίνονται σε πραγματικό χρόνο. Δεν έχω κανένα κουδούνι και σφυρίχτρες, είναι ένα συνηθισμένο πιάτο σαπουνιού τοποθετημένο σε μικροσκόπιο, επομένως η ποιότητα είναι κατάλληλη. Εδώ αναπτύσσονται οι σφαιρίτες αυτής της ένωσης. Αυτή η ένωση συντέθηκε για εμάς από χημικούς στην Τσεχική Δημοκρατία. (Συνθέτουμε επίσης ενώσεις LCD μόνοι μας.) Χρειάζεται να πούμε λίγα για το γιατί χρησιμοποιούνται ευρέως.
Καθένας από εμάς κουβαλάει μαζί μας μια μικρή ποσότητα υγρών κρυστάλλων, επειδή όλες οι οθόνες κινητών τηλεφώνων βασίζονται σε υγρούς κρυστάλλους, για να μην αναφέρουμε οθόνες υπολογιστών, οθόνες, οθόνες τηλεόρασης και σοβαρό ανταγωνισμό από οθόνες πλάσματος και οθόνες LED γενικά - τότε, όπως από όσο ξέρω (δεν είμαι ειδικός σε αυτό), όχι. Οι υγροί κρύσταλλοι είναι σταθεροί και δεν απαιτούν πολλή τάση για την αλλαγή της εικόνας - αυτό είναι πολύ σημαντικό. Ένας σημαντικός συνδυασμός παρατηρείται στους υγρούς κρυστάλλους, η λεγόμενη ανισοτροπία των ιδιοτήτων, δηλαδή η ανομοιότητα των ιδιοτήτων σε διαφορετικές κατευθύνσεις στο μέσο, το χαμηλό τους ιξώδες, με άλλα λόγια, η ρευστότητα, είναι δυνατόν να δημιουργηθεί κάποιο είδος οπτικού συσκευή που θα άλλαζε και θα αντιδρούσε με χαρακτηριστικό χρόνο μεταγωγής χιλιοστά του δευτερολέπτου ή ακόμα και μικροδευτερόλεπτα είναι όταν το μάτι δεν παρατηρεί την ταχύτητα αυτής της αλλαγής, γι' αυτό είναι δυνατή η ύπαρξη LCD και οθονών τηλεόρασης και πολύ υψηλή ευαισθησία στα εξωτερικά πεδία. Αυτά τα αποτελέσματα ανακαλύφθηκαν πριν από τον Fredericks, αλλά μελετήθηκαν από τον ίδιο, και η μετάβαση προσανατολισμού για την οποία θα μιλήσω τώρα ονομάζεται μετάβαση Fredericks. Πώς λειτουργεί ένα απλό ψηφιακό καντράν ρολογιού και γιατί χρησιμοποιούνται τόσο ευρέως οι υγροί κρύσταλλοι;
Η συσκευή μοιάζει με αυτό: υπάρχει ένα στρώμα υγρού κρυστάλλου. τα ραβδιά αντιπροσωπεύουν την κατεύθυνση προσανατολισμού στο μόριο υγρών κρυστάλλων, φυσικά δεν είναι σε κλίμακα, είναι πολύ μικρότερα από τα υπόλοιπα στοιχεία σχεδίασης, υπάρχουν δύο πολωτές, διασταυρώνονται με τέτοιο τρόπο ώστε αν δεν υπήρχαν στρώμα υγρών κρυστάλλων, το φως δεν θα περάσει μέσα από αυτά. Υπάρχουν γυάλινα υποστρώματα στα οποία εφαρμόζεται ένα λεπτό αγώγιμο στρώμα έτσι ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί ηλεκτρικό πεδίο. Υπάρχει επίσης ένα τόσο δύσκολο στρώμα που προσανατολίζει τα μόρια υγρών κρυστάλλων με συγκεκριμένο τρόπο και ο προσανατολισμός ρυθμίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε στο επάνω υπόστρωμα τα μόρια να προσανατολίζονται προς μία κατεύθυνση και από το άλλο υπόστρωμα - στην κάθετη κατεύθυνση , δηλαδή, οργανώνεται ένας περιστροφικός προσανατολισμός των μορίων υγρών κρυστάλλων, έτσι το φως, όταν πέφτει σε έναν πολωτή, πολώνεται - εισέρχεται σε ένα υγρό κρυσταλλικό μέσο και το επίπεδο της πόλωσής του περιστρέφεται ακολουθώντας τον προσανατολισμό του υγρού κρυσταλλικό μόριο - αυτές είναι οι ιδιότητες των μορίων υγρών κρυστάλλων. Και, κατά συνέπεια, λόγω του γεγονότος ότι περιστρέφεται κατά 90° σε επίπεδο πόλωση, το φως διέρχεται από αυτήν τη γεωμετρία ήρεμα και εάν εφαρμοστεί ηλεκτρικό πεδίο, τα μόρια ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του ηλεκτρικού πεδίου και επομένως το πολωμένο φως δεν αλλάζει την πόλωσή του και δεν μπορεί να περάσει από άλλο πολωτή. Έτσι εμφανίζεται μια σκοτεινή εικόνα. Στην πραγματικότητα, ένας καθρέφτης χρησιμοποιείται σε ένα ρολόι χειρός και μπορούν να κατασκευαστούν τμήματα που επιτρέπουν σε κάποιον να οπτικοποιήσει κάποια εικόνα. Αυτό είναι το απλούστερο σχήμα, φυσικά, οι οθόνες υγρών κρυστάλλων είναι πολύ πιο περίπλοκες δομές, πολυεπίπεδες, τα στρώματα είναι συνήθως πολύ λεπτά - από δεκάδες νανόμετρα σε μικρά - αλλά η αρχή είναι βασικά η ίδια, και αυτή η μετάβαση είναι όταν Ο προσανατολισμός των μορίων αλλάζει κατά μήκος του ηλεκτρικού ή μαγνητικού πεδίου (οι οθόνες χρησιμοποιούν ηλεκτρικό πεδίο επειδή είναι ευκολότερο) ονομάζεται μετάβαση Fredericks (επίδραση) και χρησιμοποιείται ενεργά σε όλες αυτές τις συσκευές. Το πρώτο πρωτότυπο είναι μια νηματική οθόνη στο καντράν.
Και αυτή είναι μια εικόνα που δείχνει πόσο μικρό ηλεκτρικό πεδίο χρειάζεται για να επαναπροσανατολίσει ένα μόριο υγρών κρυστάλλων. Στην πραγματικότητα, πρόκειται για ένα γαλβανικό στοιχείο που αποτελείται από δύο πατάτες ως ηλεκτρολύτη, δηλαδή απαιτείται μια πολύ μικρή τάση στην περιοχή του 1V για έναν τέτοιο επαναπροσανατολισμό, γι' αυτό και αυτές οι ουσίες χρησιμοποιούνται τόσο ευρέως. Μια άλλη εφαρμογή, και μιλάμε για χοληστερικούς υγρούς κρυστάλλους, για τους οποίους θα μιλήσω πιο αναλυτικά, οφείλεται στο ότι μπορούν να αλλάζουν χρώμα ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Αυτό οφείλεται στο διαφορετικό βήμα της σπείρας και είναι δυνατό να απεικονιστεί, για παράδειγμα, η κατανομή της θερμοκρασίας. Τελείωσα τη συζήτηση για τους υγρούς κρυστάλλους μικρού μορίου και είμαι έτοιμος να ακούσω τις ερωτήσεις σας σχετικά με αυτούς πριν προχωρήσω στους πολυμερείς υγρούς κρυστάλλους.
Συζήτηση της διάλεξης. Μέρος 1
Τατιάνα Σουχάνοβα, Ινστιτούτο Βιοοργανικής Χημείας: Απαντήστε στην ερώτηση του ερασιτέχνη: σε ποιο εύρος αλλάζει το χρώμα των υγρών κρυστάλλων και πώς εξαρτάται αυτό από τη δομή τους;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Μιλάμε για χοληστερικούς υγρούς κρυστάλλους. Εδώ το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το βήμα της χοληστερικής έλικας. Υπάρχουν χοληστερικές που αντανακλούν επιλεκτικά το φως στην περιοχή UV, αντίστοιχα, στην αόρατη περιοχή, και υπάρχουν χοληστερικές που αντανακλούν επιλεκτικά φως λόγω αυτής της περιοδικότητας στην υπέρυθρη περιοχή, δηλαδή μιλάμε για μικρά, δεκάδες μικρά και σε η περίπτωση των έγχρωμων εικόνων, που την έδειξα σε πολωμένο οπτικό μικροσκόπιο, είναι πιο περίπλοκη εκεί, και το χρώμα οφείλεται στο γεγονός ότι το πολωμένο φως, το επίπεδο πόλωσης σε έναν υγρό κρύσταλλο, περιστρέφεται διαφορετικά, και αυτό εξαρτάται από μήκος κύματος. Υπάρχει μια πολύπλοκη γκάμα χρωμάτων και καλύπτεται ολόκληρη η ορατή γκάμα, δηλαδή μπορείτε να επινοήσετε να αποκτήσετε μια ποικιλία χρωμάτων.
Μπόρις Ντόλγκιν: Μπορείς να μας πεις λίγα περισσότερα για τη ζωή;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Σχετικά με την ζωή? Συγκεκριμένα για τον ρόλο των υγρών κρυστάλλων στη βιολογία;
Μπόρις Ντόλγκιν: Ναί.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δυστυχώς, αυτό δεν είναι καθόλου το θέμα μου. Θα σας δώσω έναν σύνδεσμο για το βιβλίο στο τέλος. Πρώτα απ 'όλα, όταν μιλούν για τη σύνδεση υγρών κρυστάλλων στη βιολογία, μιλούν για το πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ιατρική - υπάρχουν πολλές διαφορετικές επιλογές. Στις λιπιδικές κυτταρικές μεμβράνες, η υγρή κρυσταλλική κατάσταση εμφανίζεται σε λογικές βιολογικές θερμοκρασίες.
Μπόρις Ντόλγκιν: Και αυτό δεν είναι καθόλου τεχνούργημα, και αυτό είναι πρόσθετη έρευνα.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ναί. Μου φαίνεται ότι ο ρόλος της υγρής κρυσταλλικής κατάστασης δεν είναι ακόμα πραγματικά γνωστός, και μερικές φορές υπάρχουν ενδείξεις ότι το DNA σε ένα κύτταρο μπορεί να υπάρχει σε υγρή κρυσταλλική κατάσταση, αλλά αυτό είναι ένα θέμα για μελλοντική έρευνα. Αυτό δεν είναι το πεδίο της επιστήμης μου. Με ενδιαφέρουν περισσότερο τα υγρά κρυσταλλικά συνθετικά πολυμερή, για τα οποία θα μιλήσω περαιτέρω.
Μπόρις Ντόλγκιν: Τα πολυμερή LCD είναι εντελώς τεχνητά;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ναι, κυρίως όλα είναι τεχνητά. Ο χρωματισμός, για παράδειγμα, ορισμένων σκαθαριών και πεταλούδων οφείλεται σε τέτοιους φυσικούς όχι υγρούς κρυστάλλους, αλλά σε παγωμένη υγρή κρυσταλλική κατάσταση λόγω χιτινωδών βιολογικών πολυμερών. Έτσι διαπιστώθηκε η εξέλιξη ότι ο χρωματισμός δεν οφείλεται σε χρωστικές, αλλά στην πονηρή δομή των πολυμερών.
Μιχαήλ Ποτάνιν: Έχω μια ερώτηση σχετικά με τη μαγνητική ευαισθησία των υγρών κρυστάλλων. Πόσο ευαίσθητα είναι στα μαγνητικά πεδία της Γης; Είναι δυνατόν να φτιάξουμε πυξίδες με αυτά;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Οχι δεν μπορείς. Δυστυχώς, αυτό έγινε. Τι καθορίζει την ευαισθησία των υγρών κρυστάλλων; Υπάρχει η έννοια της διαμαγνητικής επιδεκτικότητας και της διηλεκτρικής σταθεράς, και στην περίπτωση ενός ηλεκτρικού πεδίου όλα είναι πολύ πιο βολικά και καλύτερα, δηλαδή, εκεί αρκεί να εφαρμόσουμε πραγματικά 1 V σε ένα τέτοιο κύτταρο υγρών κρυστάλλων - και όλα θα γίνουν αναπροσανατολίζονται, και στην περίπτωση ενός μαγνητικού πεδίου μιλάμε για teslas - τέτοιες εντάσεις πεδίου είναι ασύγκριτα υψηλότερες από την ισχύ του μαγνητικού πεδίου της Γης,
Λεβ Μοσκόφκιν: Μπορεί να έχω μια εντελώς ερασιτεχνική ερώτηση. Η διάλεξη είναι απολύτως γοητευτική, η αισθητική ικανοποίηση μεγάλη, αλλά η ίδια η παρουσίαση λιγότερο. Οι εικόνες που δείξατε μοιάζουν με τον πυρήνα - είναι επίσης αισθητικά ενεργές - και την αντίδραση Jabotinsky, αν και οι φωτογραφίες σας δεν είναι κυκλικές. Ευχαριστώ.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δεν είμαι έτοιμος να απαντήσω σε αυτήν την ερώτηση. Αυτό πρέπει να εξεταστεί στη βιβλιογραφία. Στα πολυμερή και στους υγρούς κρυστάλλους υπάρχει μια θεωρία «κλιμάκωσης», δηλαδή αυτο-ομοιότητας. Δυσκολεύομαι να απαντήσω σε αυτήν την ερώτηση· δεν είμαι αρμόδιος σε αυτό το θέμα.
Ναταλία:Τώρα τα βραβεία Νόμπελ απονέμονται σε Ρώσους επιστήμονες. Κατά τη γνώμη σας, ο Fredericks, αν είχε μείνει ζωντανός, θα μπορούσε να είχε λάβει αυτό το βραβείο; Γενικά, κάποιος από τους επιστήμονες που εργάστηκαν πάνω σε αυτό το θέμα έλαβε βραβείο Νόμπελ;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Νομίζω, φυσικά, ότι ο Fredericks θα ήταν ο πρώτος υποψήφιος. Πέθανε σε στρατόπεδο κατά τη διάρκεια του πολέμου. Αν είχε ζήσει μέχρι το 1968-1970, θα ήταν ο πρώτος υποψήφιος για το βραβείο Νόμπελ - αυτό είναι προφανές. Ακόμα σπουδαίος φυσικός, αλλά δεν του απονεμήθηκε βραβείο (μιλάμε για τους επιστήμονές μας), - ο Τσβέτκοφ είναι ο ιδρυτής της σχολής φυσικών στην Αγία Πετρούπολη, δυστυχώς, κατέρρευσε στον ένα ή τον άλλο βαθμό. Το ερώτημα ποιος έλαβε το βραβείο Νόμπελ για υγρούς κρυστάλλους δεν εξετάστηκε ούτε μελετήθηκε ειδικά, αλλά, κατά τη γνώμη μου, μόνο ο Paul de Gennes έλαβε το βραβείο Νόμπελ για τα πολυμερή και τους υγρούς κρυστάλλους.
Μπόρις Ντόλγκιν: Έφυγε για πάντα η μόδα για τη μελέτη των υγρών κρυστάλλων;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ναι, φυσικά, δεν υπάρχει πλέον ενθουσιασμός, γιατί πολλά είναι ήδη ξεκάθαρα με την απλούστερη μεσόφαση (νηματική υγρή κρυσταλλική φάση) και είναι σαφές ότι είναι η πιο βέλτιστη για χρήση. Υπάρχει ακόμη κάποιο ενδιαφέρον για πιο σύνθετες φάσεις, επειδή μπορούν να ληφθούν ορισμένα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με την καλά μελετημένη, αλλά ο αριθμός των δημοσιεύσεων για την υγρή κρυσταλλική κατάσταση μειώνεται.
Μπόρις Ντόλγκιν: Δηλαδή, δεν βλέπετε κανένα ποιοτικό άλμα στην κατανόηση, καμία ζώνη όπου θα υπήρχε ένα παγκόσμιο μυστήριο.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Νομίζω ότι είναι καλύτερα να μην κάνουμε προβλέψεις, γιατί όλα μπορούν να συμβούν. Η επιστήμη δεν αναπτύσσεται πάντα με συνέπεια. Μερικές φορές υπάρχουν περίεργα άλματα, οπότε δεν αναλαμβάνω να κάνω καμία πρόβλεψη.
Κωνσταντίνος Ιβάνοβιτς:Θα ήθελα να μάθω πόσο ασφαλή είναι για την ανθρώπινη ζωή.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Τα άτομα που κατασκευάζουν οθόνες LCD υποβάλλονται σε δοκιμές ασφαλείας. Εάν πιείτε ένα λίτρο υγρών κρυστάλλων, πιθανότατα θα αισθανθείτε άρρωστοι, αλλά δεδομένου ότι χρησιμοποιούνται χιλιοστόγραμμα, δεν υπάρχει σοβαρός κίνδυνος. Αυτό είναι πολύ πιο ασφαλές από το σπασμένο, διαρροή υδραργύρου από ένα θερμόμετρο. Αυτό είναι εντελώς ασύγκριτο σε κακό. Τώρα αναδύεται έρευνα για την ανακύκλωση υγρών κρυστάλλων. Άκουσα μια αναφορά όπου αυτό το πρόβλημα λαμβάνεται σοβαρά υπόψη, ότι υπάρχει ήδη μεγάλη ποσότητα σκραπ και πώς μπορεί να ανακτηθεί, αλλά τα προβλήματα για το περιβάλλον είναι ελάχιστα. Είναι ασφαλείς.
Μπόρις Ντόλγκιν: Υπήρχε ένα πολύ ενδιαφέρον πράγμα στο τέλος. Αν φανταστείτε μια μεταχειρισμένη οθόνη LCD και ούτω καθεξής. Τι θα γίνει μετά, τι συμβαίνει; Πώς απορρίπτεται - ή δεν απορρίπτεται, ή με κάποιο τρόπο αποσυντίθεται ή παραμένει;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Νομίζω ότι τα μόρια υγρών κρυστάλλων είναι το πρώτο πράγμα που θα αποσυντεθεί υπό εξωτερικές επιδράσεις.
Μπόρις Ντόλγκιν: Δηλαδή δεν υπάρχει ιδιαίτερη ιδιαιτερότητα εδώ;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Φυσικά και όχι. Νομίζω ότι τα προβλήματα εκεί με την ανακύκλωση πλαστικών και πολυμερών είναι πολύ πιο περίπλοκα.
Όλεγκ: Παρακαλώ πείτε μου τι καθορίζει το εύρος θερμοκρασίας των υγρών κρυσταλλικών φάσεων; Όπως γνωρίζετε, όλες οι σύγχρονες οθόνες λειτουργούν σε πολύ μεγάλο εύρος θερμοκρασιών. Πώς επιτεύχθηκε αυτό και από ποιες ιδιότητες και δομή της ύλης καθορίζονται;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Μεγάλη ερώτηση. Πράγματι, οι συνηθισμένες ενώσεις, οι περισσότερες από τις οργανικές ενώσεις που συντίθενται μεμονωμένα, έχουν τέτοιες θερμοκρασίες όπως έδειξα, η βενζοϊκή χοληστερόλη τήκεται στους 140° και μετά ισότροπη αποσύνθεση 170°. Υπάρχουν μεμονωμένες ουσίες που έχουν χαμηλό σημείο τήξης, γύρω από τη θερμοκρασία δωματίου, και μετατρέπονται σε ένα συνηθισμένο ισότροπο υγρό γύρω στους 50°, αλλά για να επιτευχθεί ένα τόσο μεγάλο εύρος θερμοκρασιών, μέχρι και κάτω από το μηδέν, έπρεπε να γίνουν μίγματα. Συμβατικές μικτές συνθέσεις διαφορετικών ουσιών, όταν αναμειγνύονται, το σημείο τήξης τους μειώνεται πολύ. Ένα τέτοιο κόλπο. Συνήθως πρόκειται για ομόλογες σειρές, αυτό που χρησιμοποιείται στις οθόνες είναι ένα παράγωγο διφαινυλίου, όπου δεν υπάρχει Χ και υποκαταστάτης νιτριλίου και ουρές διαφορετικού μήκους λαμβάνονται ως ουρές αλκυλίου και ένα μείγμα 5-7 συστατικών καθιστά δυνατή τη μείωση το σημείο τήξης κάτω από τους 0°, ενώ αφήνει τη θερμοκρασία καθαρισμού, δηλαδή τη μετάβαση του υγρού κρυσταλλικού στην ισοτροπική φάση, πάνω από 60° - αυτό είναι ένα τέτοιο κόλπο.
Κείμενο διάλεξης. Μέρος 2ο
Πρώτα απ 'όλα, θα ήθελα να πω τι είναι τα πολυμερή.
Τα πολυμερή είναι ενώσεις που λαμβάνονται με επαναλαμβανόμενη επανάληψη, δηλαδή χημική σύνδεση πανομοιότυπων μονάδων - στην απλούστερη περίπτωση, πανομοιότυπες, όπως στην περίπτωση του πολυαιθυλενίου, αυτές είναι μονάδες CH 2 συνδεδεμένες μεταξύ τους σε μία μόνο αλυσίδα. Φυσικά, υπάρχουν πιο πολύπλοκα μόρια, ακόμη και μόρια DNA, των οποίων η δομή δεν επαναλαμβάνεται και είναι οργανωμένη με πολύ περίπλοκο τρόπο.
Οι κύριοι τύποι τοπολογίας πολυμερών: τα απλούστερα μόρια είναι μόρια γραμμικής αλυσίδας, υπάρχουν διακλαδισμένα πολυμερή σε σχήμα χτένας. Τα πολυμερή σε σχήμα χτένας έχουν παίξει σημαντικό ρόλο στην παρασκευή υγρών κρυσταλλικών πολυμερών. Τα πολυκατενάνια σε σχήμα αστεριού, συνδεδεμένα με δακτύλιο, είναι μια ποικιλία μοριακών σχημάτων. Όταν η έρευνα για την υγρή κρυσταλλική κατάσταση βρισκόταν σε πλήρη εξέλιξη, όταν μελετούνταν οι υγροί κρύσταλλοι, προέκυψε μια ιδέα: είναι δυνατόν να συνδυαστούν οι μοναδικές οπτικές ιδιότητες των υγρών κρυστάλλων με τις καλές μηχανικές ιδιότητες των πολυμερών - την ικανότητα σχηματισμού επικαλύψεων, μεμβρανών και κάποια προϊόντα; Και αυτό που μου ήρθε στο μυαλό το 1974 (εκεί ήταν η πρώτη δημοσίευση) - στα τέλη της δεκαετίας του '60 - στις αρχές της δεκαετίας του '70 άρχισαν να προτείνουν διαφορετικές προσεγγίσεις για την παραγωγή υγρών κρυσταλλικών πολυμερών.
Μια προσέγγιση είναι η σύνδεση μορίων σε σχήμα ράβδου, σε σχήμα ραβδιού σε ένα γραμμικό μακρομόριο, αλλά αποδείχθηκε ότι τέτοια πολυμερή δεν σχηματίζουν υγρή κρυσταλλική φάση - είναι συνηθισμένα εύθραυστα γυαλιά, τα οποία όταν θερμαίνονται αρχίζουν να αποσυντίθενται και δεν δίνουν τίποτα . Στη συνέχεια, παράλληλα, σε δύο εργαστήρια (θα μιλήσω για αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες αργότερα), προτάθηκε μια προσέγγιση για τη σύνδεση τέτοιων μορίων σε σχήμα ράβδου στην κύρια αλυσίδα πολυμερούς μέσω εύκαμπτων αποστατών - ή αποζευγμάτων, στα ρωσικά. Και τότε αποδεικνύεται το εξής: υπάρχει μια μικρή αυτονομία μεταξύ της κύριας αλυσίδας πολυμερούς, προχωρά σε μεγάλο βαθμό ανεξάρτητα και η συμπεριφορά των μορίων σε σχήμα ράβδου, δηλαδή, η κύρια αλυσίδα πολυμερούς δεν παρεμβαίνει στο σχηματισμό της ράβδου. θραύσματα της υγρής κρυσταλλικής φάσης.
Αυτή η προσέγγιση αποδείχθηκε πολύ γόνιμη, και παράλληλα, σε δύο εργαστήρια - στο εργαστήριο του Nikolai Alfredovich Plate στη Σοβιετική Ένωση και στο εργαστήριο Ringsdorf - μια τέτοια προσέγγιση προτάθηκε ανεξάρτητα και είμαι ευτυχής που εργάζομαι τώρα στο εργαστήριο του Valery Petrovich Shibaev στη Χημική Σχολή του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας, δηλαδή, εργάζομαι στο εργαστήριο όπου εφευρέθηκαν όλα αυτά. Φυσικά, υπήρξαν διαφωνίες σχετικά με τις προτεραιότητες, αλλά όλα αυτά δεν έχουν σημασία.
Κύριοι τύποι πολυμερών υγρών κρυστάλλων. Δεν θα μιλήσω για τέτοιες κύριες αλυσίδες ή για τις κύριες ομάδες της κύριας αλυσίδας πολυμερών (αυτός είναι ένας τύπος τέτοιων πολυμερών), θα μιλήσω κυρίως για υγρά κρυσταλλικά πολυμερή σε σχήμα χτενίσματος, στα οποία τα ραβδοσχήμα θραύσματα συνδέονται με το κύρια αλυσίδα μέσω ενός εύκαμπτου αλειφατικού αποζεύκτη.
Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της προσέγγισης για τη δημιουργία υγρών κρυσταλλικών πολυμερών από την άποψη της σύνθεσης και του συνδυασμού διαφορετικών ιδιοτήτων είναι η δυνατότητα λήψης ομοπολυμερών. Δηλαδή, παίρνετε ένα μονομερές που είναι ικανό να σχηματίσει ένα μόριο αλυσίδας, για παράδειγμα, λόγω ενός διπλού δεσμού, που απεικονίζεται σχηματικά εδώ, και μπορείτε να πάρετε ένα ομοπολυμερές, δηλαδή ένα πολυμερές του οποίου τα μόρια αποτελούνται από πανομοιότυπα θραύσματα σε σχήμα ράβδου , ή μπορείτε να φτιάξετε συμπολυμερή συνδυάζοντας δύο διαφορετικά θραύσματα - μπορούν και τα δύο να σχηματίσουν μια μεσόφαση ή μπορούν να συνδυάσουν μη μεσογόνα θραύσματα με μεσογόνα θραύσματα και αποδεικνύεται ότι έχουμε την ικανότητα να αναγκάσουμε χημικά ανόμοια συστατικά να βρίσκονται στο ίδιο πολυμερές σύστημα. Με άλλα λόγια, αν προσπαθούσαμε να αναμίξουμε ένα τέτοιο μονομερές με ένα τέτοιο μονομερές χωρίς χημική δέσμευση, θα έδιναν δύο ξεχωριστές φάσεις, και δεσμεύοντάς τες χημικά, τους αναγκάζουμε να βρίσκονται στο ίδιο σύστημα, και μετά θα δείξω γιατί αυτό ειναι καλο.
Ένα σημαντικό πλεονέκτημα και διαφορά μεταξύ πολυμερών υγρών κρυστάλλων και υγρών κρυστάλλων χαμηλού μοριακού βάρους είναι η δυνατότητα σχηματισμού υαλώδους κατάστασης. Εάν κοιτάξετε την κλίμακα θερμοκρασίας: έχουμε μια ισότροπη φάση σε υψηλές θερμοκρασίες, όταν η θερμοκρασία μειώνεται, σχηματίζεται μια υγρή κρυσταλλική φάση (υπό αυτές τις συνθήκες το πολυμερές μοιάζει με ένα πολύ παχύρρευστο υγρό) και όταν ψύχεται, μια μετάβαση σε παρατηρείται υαλώδης κατάσταση. Αυτή η θερμοκρασία είναι συνήθως κοντά ή λίγο πάνω από τη θερμοκρασία δωματίου, αλλά αυτό εξαρτάται από τη χημική δομή. Έτσι, σε αντίθεση με τις ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους, οι οποίες είτε είναι υγρές είτε περνούν σε κρυσταλλική κατάσταση, η δομή αλλάζει. Στην περίπτωση των πολυμερών, αυτή η δομή αποδεικνύεται ότι είναι παγωμένη σε υαλώδη κατάσταση, η οποία μπορεί να παραμείνει για δεκαετίες, και αυτό είναι σημαντικό από την άποψη της εφαρμογής, για παράδειγμα, για την καταγραφή της αποθήκευσης πληροφοριών, μπορούμε να αλλάξουμε την δομή και προσανατολισμός του μορίου, θραύσματα του μορίου και καταψύχονται σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτή είναι μια σημαντική διαφορά και πλεονέκτημα των πολυμερών από ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους. Σε τι άλλο είναι καλά τα πολυμερή;
Αυτό το βίντεο δείχνει ένα ελαστομερές υγρών κρυστάλλων, δηλαδή έχει την αίσθηση σαν ένα λάστιχο που συστέλλεται όταν θερμαίνεται και διαστέλλεται όταν ψύχεται. Αυτή η εργασία έχει ληφθεί από το Διαδίκτυο. Αυτή δεν είναι η δουλειά μου, εδώ είναι μια επιταχυνόμενη εικόνα, δηλαδή, στην πραγματικότητα, δυστυχώς, αυτή η μετάβαση παρατηρείται μέσα σε δεκάδες λεπτά. Γιατί συμβαίνει αυτό? Τι είναι ένα ελαστομερές υγρών κρυστάλλων, το οποίο έχει αρκετά χαμηλή θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου, δηλαδή είναι σε ελαστική κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά τα μακρομόρια είναι διασταυρωμένα και αν συνθέσουμε ένα φιλμ στην υγρή κρυσταλλική φάση, τότε η αλυσίδα του πολυμερούς επαναλαμβάνει ελαφρώς τον προσανατολισμό των μεσογονικών ομάδων, και αν τη θερμάνουμε, οι μεσογόνες ομάδες μεταβαίνουν σε διαταραγμένη κατάσταση και, κατά συνέπεια, μεταφέρουν τις κύριες αλυσίδες πολυμερών σε διαταραγμένη κατάσταση και αλλάζει η ανισομετρία των μακρομοριακών πηνίων. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι κατά τη θέρμανση, κατά τη μετάβαση από τη μεσόφαση στην ισοτροπική φάση, παρατηρείται αλλαγή στις γεωμετρικές διαστάσεις του δείγματος λόγω αλλαγής του σχήματος των πολυμερών πηνίων. Στην περίπτωση υγρών κρυστάλλων χαμηλού μοριακού βάρους, αυτό δεν μπορεί να παρατηρηθεί. Δύο ομάδες στη Γερμανία - Finkelman, Zentel - και άλλες ομάδες δούλεψαν πολύ σε αυτά τα πράγματα. Το ίδιο μπορεί να παρατηρηθεί υπό την επίδραση του φωτός.
Υπάρχουν πολλές εργασίες σε φωτοχρωμικά πολυμερή που περιέχουν ένα θραύσμα αζοβενζολίου - δύο δακτυλίους βενζολίου που συνδέονται μεταξύ τους με έναν διπλό δεσμό NN. Τι συμβαίνει όταν τέτοια μοριακά θραύσματα εκτίθενται στο φως; Παρατηρείται ο λεγόμενος ισομερισμός trans-cis και το ραβδοειδές θραύσμα, όταν ακτινοβοληθεί με φως, μεταμορφώνεται σε μια λοξότμητη καμπύλη μορφή cis, ένα λυγισμένο θραύσμα. Αυτό οδηγεί επίσης στο γεγονός ότι η σειρά στο σύστημα μειώνεται πολύ, και όπως είδαμε νωρίτερα κατά τη θέρμανση, επίσης κατά την ακτινοβολία υπάρχει μείωση στις γεωμετρικές διαστάσεις, μια αλλαγή στο σχήμα του φιλμ, σε αυτήν την περίπτωση παρατηρήσαμε μια μείωση.
Διάφορα είδη παραμορφώσεων κάμψης μπορούν να πραγματοποιηθούν κατά τη διάρκεια της ακτινοβολίας, δηλαδή, όταν ακτινοβοληθεί με υπεριώδες φως, μπορεί να πραγματοποιηθεί μια τέτοια κάμψη του φιλμ. Όταν εκτίθεται στο ορατό φως, παρατηρείται αντίστροφος ισομερισμός cis-trans και αυτό το φιλμ διαστέλλεται. Όλα τα είδη επιλογών είναι δυνατά - μπορεί να εξαρτηθεί από την πόλωση του προσπίπτοντος φωτός. Μιλάω για αυτό γιατί είναι πλέον ένας αρκετά δημοφιλής τομέας έρευνας στα υγρά κρυσταλλικά πολυμερή. Καταφέρνουν ακόμη και να φτιάξουν ορισμένες συσκευές με βάση αυτό, αλλά μέχρι στιγμής, δυστυχώς, οι χρόνοι μετάβασης είναι αρκετά μεγάλοι, δηλαδή η ταχύτητα είναι χαμηλή και επομένως είναι αδύνατο να μιλήσουμε για κάποια συγκεκριμένη χρήση, αλλά, ωστόσο, αυτοί είναι Τέτοιοι τεχνητά δημιουργημένοι μύες, οι οποίοι δρουν, λειτουργούν όταν αλλάζει η θερμοκρασία ή όταν εκτίθενται σε φως διαφορετικών μηκών κύματος. Τώρα θα ήθελα να σας μιλήσω απευθείας για τη δουλειά μου.
Ποιο είναι το καθήκον της δουλειάς μου, του εργαστηρίου μας. Έχω ήδη μιλήσει για τα πλεονεκτήματα του συμπολυμερισμού, τη δυνατότητα συνδυασμού εντελώς ανόμοιων θραυσμάτων σε ένα πολυμερές υλικό και το κύριο καθήκον, η κύρια προσέγγιση για τη δημιουργία τέτοιων διαφορετικών πολυλειτουργικών υγρών κρυσταλλικών πολυμερών είναι ο συμπολυμερισμός μιας μεγάλης ποικιλίας λειτουργικών μονομερών, τα οποία μπορεί να είναι μεσογόνα, δηλαδή υπεύθυνα για το σχηματισμό υγρών κρυσταλλικών πολυμερών. φάσεις, χειρόμορφες (θα μιλήσω για χειραλικότητα αργότερα), φωτοχρωμικές, δηλαδή είναι ικανές να αλλάζουν υπό την επίδραση του φωτός, ηλεκτροενεργές, οι οποίες φέρουν μεγάλο διπολική ροπή και μπορεί να επαναπροσανατολιστεί υπό την επίδραση ενός πεδίου, διάφορα είδη λειτουργικών ομάδων που μπορούν, για παράδειγμα, να αλληλεπιδράσουν με μεταλλικά ιόντα και είναι δυνατές αλλαγές στο υλικό. Και αυτό είναι ένα τόσο υποθετικό μακρομόριο σε σχήμα χτένας που σχεδιάστηκε εδώ, αλλά στην πραγματικότητα παίρνουμε διπλά ή τριμερή συμπολυμερή που περιέχουν διαφορετικούς συνδυασμούς θραυσμάτων και, κατά συνέπεια, μπορούμε να αλλάξουμε τις οπτικές και άλλες ιδιότητες αυτών των υλικών χρησιμοποιώντας διαφορετικές επιρροές, για παράδειγμα , φως και ηλεκτρικό πεδίο. Ένα τέτοιο παράδειγμα συνδυασμού χειραλικότητας και φωτοχρωμικότητας.
Έχω ήδη μιλήσει για τη χοληστερική μεσόφαση - το γεγονός είναι ότι σχηματίζεται μια ελικοειδής μοριακή δομή με ένα συγκεκριμένο βήμα έλικας και τέτοια συστήματα έχουν επιλεκτική ανάκλαση φωτός λόγω τέτοιας περιοδικότητας. Αυτό είναι ένα σχηματικό διάγραμμα ενός τμήματος φιλμ: ένα συγκεκριμένο βήμα έλικας και το γεγονός είναι ότι η επιλεκτική ανάκλαση σχετίζεται γραμμικά με το βήμα της έλικας - ανάλογη με το βήμα της έλικας, δηλαδή αλλάζοντας το βήμα της έλικας με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, μπορούμε να αλλάξουμε το χρώμα του φιλμ, το μήκος κύματος της επιλεκτικής ανάκλασης. Τι προκαλεί μια τέτοια δομή με ορισμένο βαθμό συστροφής; Για να σχηματιστεί μια τέτοια δομή, πρέπει να εισαχθούν χειρόμορφα θραύσματα στη νηματική φάση.
Η μοριακή χειραλικότητα είναι η ιδιότητα των μορίων να είναι ασύμβατα με την κατοπτρική τους εικόνα. Το πιο απλό χειρόμορφο θραύσμα που έχουμε μπροστά μας είναι οι δύο παλάμες μας. Είναι κατά προσέγγιση είδωλα μεταξύ τους και δεν είναι σε καμία περίπτωση συγκρίσιμα. Η μοριακή χειραλικότητα εισάγει σε ένα νηματικό σύστημα την ικανότητα να συστρέφεται και να σχηματίζει μια έλικα. Πρέπει να ειπωθεί ότι δεν υπάρχει ακόμη σαφής, καλά εξηγήσιμη θεωρία για τη σπειροειδή συστροφή, αλλά, ωστόσο, παρατηρείται.
Υπάρχει μια σημαντική παράμετρος, δεν θα σταθώ σε αυτήν, - αυτή είναι η δύναμη συστροφής και αποδείχθηκε ότι η δύναμη συστροφής - η ικανότητα των χειρόμορφων θραυσμάτων να σχηματίζουν μια ελικοειδή δομή - εξαρτάται έντονα από τη γεωμετρία των χειρόμορφων θραυσμάτων.
Λάβαμε χειρόμορφα-φωτοχρωμικά συμπολυμερή που περιέχουν ένα μεσογόνο θραύσμα (εμφανίζεται ως μπλε ραβδί) - είναι υπεύθυνο για το σχηματισμό μιας νηματικής υγρής κρυσταλλικής φάσης. Έχουν ληφθεί συμπολυμερή με χειρόμορφα-φωτοχρωμικά θραύσματα, τα οποία αφενός περιέχουν ένα χειρόμορφο μόριο (ομάδα) και αφετέρου ένα θραύσμα που είναι ικανό να φωτοϊσομερίζεται, δηλαδή να αλλάζει γεωμετρία υπό την επίδραση του φωτός, και ακτινοβολώντας τέτοια μόρια, επάγουμε trans-cis-ισομερισμό, αλλάζουμε τη δομή του χειρόμορφου φωτοχρωμικού θραύσματος και - ως αποτέλεσμα - την ικανότητά του να επάγει την αποτελεσματικότητα της επαγωγής της χοληστερικής έλικας, δηλαδή με αυτόν τον τρόπο μπορούμε για παράδειγμα, ξετυλίξτε τη χοληστερική έλικα υπό την επίδραση του φωτός, μπορούμε να το κάνουμε αναστρέψιμα ή μη αναστρέψιμα. Πώς μοιάζει ένα πείραμα, τι μπορούμε να εφαρμόσουμε;
Έχουμε ένα τμήμα μιας χοληστερικής μεμβράνης ενός χοληστερικού πολυμερούς. Μπορούμε να το ακτινοβολήσουμε χρησιμοποιώντας μια μάσκα και να προκαλέσουμε τοπικά ισομερισμό· κατά τον ισομερισμό, η δομή των χειρόμορφων θραυσμάτων αλλάζει, η ικανότητα συστροφής τους μειώνεται και παρατηρείται τοπικό ξετύλιγμα της έλικας και αφού παρατηρείται ξετύλιγμα της έλικας, μπορούμε να αλλάξουμε το μήκος κύματος της επιλεκτικής ανάκλασης του χρώματος, δηλαδή τα έγχρωμα φιλμ.
Τα δείγματα που ελήφθησαν στο εργαστήριό μας είναι δείγματα πολυμερών που ακτινοβολήθηκαν μέσω μάσκας. Μπορούμε να καταγράψουμε διάφορα είδη εικόνων σε τέτοιες ταινίες. Αυτό μπορεί να έχει εφαρμοσμένο ενδιαφέρον, αλλά θα ήθελα να επισημάνω ότι ο κύριος στόχος της εργασίας μας είναι να μελετήσουμε την επίδραση της δομής τέτοιων συστημάτων στο μοριακό σχεδιασμό, στη σύνθεση τέτοιων πολυμερών και στις ιδιότητες τέτοιων συστημάτων . Επιπλέον, μάθαμε όχι μόνο να ελέγχουμε το φως, το μήκος κύματος της επιλεκτικής ανάκλασης, αλλά και να ελέγχουμε τον ηλεκτρισμό. Για παράδειγμα, μπορούμε να καταγράψουμε κάποιο είδος έγχρωμης εικόνας και στη συνέχεια, εφαρμόζοντας ένα ηλεκτρικό πεδίο, να την αλλάξουμε με κάποιο τρόπο. Λόγω της ευελιξίας τέτοιων υλικών. Τέτοιες μεταβάσεις - ξετύλιγμα-στρίψιμο της έλικας - μπορεί να είναι αναστρέψιμες.
Εξαρτάται από τη συγκεκριμένη χημική δομή. Για παράδειγμα, μπορούμε να προκαλέσουμε το μήκος κύματος της επιλεκτικής ανάκλασης (στην πραγματικότητα, τον χρωματισμό) να εξαρτάται από τον αριθμό των κύκλων εγγραφής-διαγραφής, δηλαδή, όταν ακτινοβοληθεί με υπεριώδες φως, ξετυλίγουμε τη σπείρα και το φιλμ γίνεται από πράσινο σε κόκκινο , και μετά μπορούμε να το θερμάνουμε σε θερμοκρασία 60° και να προκαλέσουμε αντίστροφη συστροφή. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να εφαρμόσετε πολλούς βρόχους. Εν κατακλείδι, θα ήθελα να επιστρέψω λίγο στην αισθητική πτυχή των υγρών κρυστάλλων και των πολυμερών υγρών κρυστάλλων.
Έδειξα και μίλησα λίγο για την μπλε φάση - μια πολύπλοκη, πολύ ενδιαφέρουσα δομή, ακόμα μελετώνται, νανοσωματίδια εισάγονται εκεί και βλέπουν τι αλλάζει εκεί, και σε υγρούς κρυστάλλους χαμηλού μοριακού βάρους αυτή η φάση υπάρχει σε μερικά κλάσματα μοιρών (2°-3°, αλλά όχι περισσότερο), είναι πολύ ασταθείς. Αρκεί να σπρώξουμε λίγο το δείγμα - και αυτή η όμορφη υφή, ένα παράδειγμα φαίνεται εδώ, καταστρέφεται και στα πολυμερή το 1994-1995, θερμαίνοντας για μεγάλο χρονικό διάστημα, πυροδοτώντας φιλμ σε συγκεκριμένες θερμοκρασίες, μπόρεσα για να δω τόσο όμορφες υφές από χοληστερικές μπλε φάσεις, και κατάφερα χωρίς κανένα κόλπο (χωρίς να χρησιμοποιήσω υγρό άζωτο) απλά ψύξτε αυτές τις μεμβράνες και παρατηρήστε αυτές τις υφές. Μόλις πρόσφατα βρήκα αυτά τα δείγματα. Έχουν περάσει 15 χρόνια - και αυτές οι υφές έχουν παραμείνει απολύτως αμετάβλητες, δηλαδή, η πονηρή δομή των μπλε φάσεων, όπως μερικά αρχαία έντομα σε κεχριμπάρι, έχει παραμείνει σταθερή για περισσότερα από 10 χρόνια.
Αυτό είναι φυσικά βολικό από ερευνητική άποψη. Μπορούμε να το βάλουμε σε ένα μικροσκόπιο ατομικής δύναμης και να μελετήσουμε τμήματα τέτοιων φιλμ - είναι βολικό και όμορφο. Αυτό είναι όλο για μένα. Θα ήθελα να αναφερθώ στη βιβλιογραφία.
Το πρώτο βιβλίο του Sonin Anatoly Stepanovich, το διάβασα πριν από περισσότερα από 20 χρόνια, το 1980, από τον εκδοτικό οίκο "Centaur and Nature", στη συνέχεια, ενώ ήμουν ακόμη μαθητής, άρχισα να ενδιαφέρομαι για τους υγρούς κρυστάλλους και έτσι συνέβη ο Anatoly Stepanovich Ο Sonin ήταν κριτής της διατριβής μου. Μια πιο σύγχρονη δημοσίευση είναι το άρθρο του επιστημονικού μου επόπτη Valery Petrovich Shibaev «Οι υγροί κρύσταλλοι στη χημεία της ζωής». Υπάρχει τεράστιος όγκος λογοτεχνίας στα αγγλικά. αν έχεις ενδιαφέρον και επιθυμία, μπορείς να βρεις πολλά πράγματα μόνος σου. Για παράδειγμα, το βιβλίο του Dierking "Textures of Liquid Crystals". Βρήκα πρόσφατα ένα βιβλίο που εστιάζει στη χρήση υγρών κρυστάλλων στη βιοϊατρική, δηλαδή αν κάποιος ενδιαφέρεται για τη συγκεκριμένη πτυχή, το προτείνω. Υπάρχει ένα e-mail για επικοινωνία, θα χαρώ πάντα να απαντήσω στις ερωτήσεις σας και ίσως σας στείλω κάποια άρθρα αν υπάρχει τέτοιο ενδιαφέρον. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας.
Συζήτηση της διάλεξης. Μέρος 2ο
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ήταν απαραίτητο να δείξουμε κάποια συγκεκριμένη χημεία. Αυτή είναι η παράλειψή μου. Όχι, αυτή είναι μια οργανική σύνθεση πολλαπλών σταδίων. Λαμβάνονται μερικές απλές ουσίες, σε φιάλες μοιάζει με χημική κουζίνα, μόρια κατά τη διάρκεια τέτοιων αντιδράσεων συνδυάζονται σε πιο σύνθετες ουσίες, απομονώνονται σχεδόν σε κάθε στάδιο, αναλύονται με κάποιο τρόπο, διαπιστώνεται η συμφωνία της δομής που θέλουμε να αποκτήσουμε με εκείνα τα φασματικά δεδομένα που μας δίνουν τα όργανα ώστε να είμαστε σίγουροι ότι αυτή είναι η ουσία που χρειαζόμαστε. Αυτή είναι μια αρκετά περίπλοκη διαδοχική σύνθεση. Φυσικά, τα υγρά κρυσταλλικά πολυμερή απαιτούν ακόμη περισσότερη εντατική σύνθεση για να ληφθούν. Φαίνεται ότι διαφορετικές λευκές σκόνες κάνουν πορτοκαλί σκόνες. Ένα πολυμερές υγρών κρυστάλλων μοιάζει με λάστιχο ή είναι μια στερεή πυροσυσσωματωμένη ουσία, αλλά αν το θερμάνετε και κάνετε μια λεπτή μεμβράνη (αυτό είναι δυνατό όταν θερμαίνεται), τότε αυτή η παράξενη ουσία δίνει όμορφες εικόνες σε μικροσκόπιο.
Μπόρις Ντόλγκιν: Έχω μια ερώτηση, ίσως από διαφορετική περιοχή, στην πραγματικότητα, ίσως πρώτα ο Λεβ, μετά εγώ, για να μην αποσπάσω την προσοχή από το πραγματικό κομμάτι.
Λεβ Μοσκόφκιν: Πραγματικά με γοήτευσες με τη σημερινή διάλεξη, για μένα αυτή είναι η ανακάλυψη κάτι καινούργιου. Τα ερωτήματα είναι απλά: πόσο δυνατή είναι η μυϊκή δύναμη; Σε τι λειτουργεί; Και από άγνοια, τι είναι η υφή, σε τι διαφέρει από τη δομή; Μετά τη διάλεξή σας, μου φαίνεται ότι ό,τι είναι δομημένο στη ζωή, χάρη στους υγρούς κρυστάλλους, ρυθμίζεται επίσης σε μεγάλο βαθμό από το φως και μια αδύναμη ώθηση. Ευχαριστώ πολύ.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Φυσικά, δεν μπορεί να ειπωθεί ότι τα πάντα ρυθμίζονται από υγρούς κρυστάλλους· αυτό, φυσικά, δεν ισχύει. Υπάρχουν διαφορετικές μορφές αυτοοργάνωσης της ύλης και η υγρή κρυσταλλική κατάσταση είναι μόνο μία από αυτές τις μορφές αυτοοργάνωσης. Πόσο δυνατοί είναι οι πολυμερείς μύες; Δεν γνωρίζω τα ποσοτικά χαρακτηριστικά σε σύγκριση με τις υπάρχουσες συσκευές με βάση το σίδερο, σε γενικές γραμμές, φυσικά, δεν είναι τόσο ισχυρές, αλλά θέλω να πω ότι η σύγχρονη θωράκιση σώματος, για παράδειγμα, περιέχει το υλικό Kivlar - μια ίνα που έχει μια υγρή κρυσταλλική δομή τύπου κύριας αλυσίδας, ένα πολυμερές με μεσογόνες ομάδες στην κύρια αλυσίδα. Κατά τη διαδικασία λήψης αυτής της ίνας, τα μακρομόρια τεντώνονται κατά μήκος της κατεύθυνσης έλξης και παρέχεται πολύ υψηλή αντοχή, αυτό επιτρέπει την κατασκευή ισχυρών ινών για θωράκιση σώματος, ενεργοποιητές ή μυς, στο στάδιο ανάπτυξης, αλλά οι δυνάμεις μπορούν να επιτευχθούν εκεί πολύ αδύναμο. Η διαφορά μεταξύ υφής και δομής. Η υφή είναι μια έννοια που χρησιμοποιείται από ανθρώπους που ασχολούνται με χαλιά, σχέδιο πραγμάτων, κάποια εικαστικά πράγματα, καλλιτεχνικό σχέδιο, δηλαδή είναι πρωτίστως μια εμφάνιση. Είναι τυχερό που η υφή των υγρών κρυστάλλων, δηλαδή μια χαρακτηριστική εικόνα, βοηθάει πολύ στον προσδιορισμό της δομής ενός υγρού κρυστάλλου, αλλά στην πραγματικότητα πρόκειται για διαφορετικές έννοιες.
Όλεγκ Γκρόμοφ, : Είπατε ότι υπάρχουν πολυμερείς δομές υγρών κρυστάλλων που έχουν φωτοχρωμικό αποτέλεσμα και ηλεκτρική και μαγνητική ευαισθησία. Το ερώτημα είναι αυτό. Είναι επίσης γνωστό στην ορυκτολογία ότι ο Chukhrov περιέγραψε υγρούς κρυσταλλικούς σχηματισμούς ανόργανης σύνθεσης στη δεκαετία του '50, και είναι γνωστό ότι υπάρχουν ανόργανα πολυμερή· επομένως, το ερώτημα είναι: υπάρχουν ανόργανα υγρά κρυσταλλικά πολυμερή, και αν ναι, είναι δυνατόν για αυτά να εκτελέσει αυτές τις λειτουργίες και πώς υλοποιούνται σε αυτήν την περίπτωση;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Η απάντηση είναι πιο πιθανό όχι παρά ναι. Η οργανική χημεία, η ιδιότητα του άνθρακα να σχηματίζει μια ποικιλία διαφορετικών ενώσεων, επέτρεψε να πραγματοποιηθεί ένας κολοσσιαίος σχεδιασμός διαφόρων ειδών υγρών κρυστάλλων χαμηλού μοριακού βάρους, ενώσεων πολυμερών και, γενικά, γι' αυτό μπορούμε να μιλήσουμε για μερικά είδος διαφορετικότητας. Αυτές είναι εκατοντάδες χιλιάδες πολυμερείς ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους που μπορούν να σχηματίσουν μια υγρή κρυσταλλική φάση. Στην περίπτωση των ανόργανων, δεν ξέρω για τα πολυμερή, το μόνο που μου έρχεται στο μυαλό είναι μερικά εναιωρήματα οξειδίου του βαναδίου, τα οποία επίσης φαίνονται να είναι πολυμερή, και οι δομές τους συνήθως δεν έχουν καθοριστεί με ακρίβεια, και αυτό είναι ερευνητικό στάδιο. Αυτό αποδείχθηκε ότι είναι λίγο έξω από την επιστήμη, όπου όλοι εργάζονται για το σχεδιασμό οργανικών συμβατικών υγρών κρυστάλλων, και μπορεί στην πραγματικότητα να υπάρχουν σχηματισμοί λυοτροπικών φάσεων υγρών κρυστάλλων, όταν η φάση δεν προκαλείται από αλλαγή θερμοκρασίας, αλλά κυρίως με την παρουσία ενός διαλύτη, δηλαδή πρόκειται συνήθως για νανοκρύσταλλους αναγκαστικά επιμήκεις, οι οποίοι λόγω του διαλύτη μπορούν να σχηματίσουν μια προσανατολιστική σειρά. Το ειδικά παρασκευασμένο οξείδιο του βαναδίου το δίνει. Μπορεί να μην ξέρω άλλα παραδείγματα. Ξέρω ότι υπάρχουν πολλά τέτοια παραδείγματα, αλλά το να πούμε ότι πρόκειται για πολυμερές δεν είναι απολύτως σωστό.
Όλεγκ Γκρόμοφ, Ινστιτούτο Βιοχημείας και Αναλυτικής Χημείας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών: Πώς λοιπόν θα πρέπει να εξετάσουμε τους υγρούς κρυσταλλικούς σχηματισμούς που ανακάλυψαν ο Τσούχροφ και άλλοι τη δεκαετία του '50;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δεν γνωρίζω, δυστυχώς, αυτή η περιοχή είναι μακριά μου. Από όσο γνωρίζω, μου φαίνεται ότι είναι σίγουρα αδύνατο να μιλήσουμε συγκεκριμένα για την υγρή κρυσταλλική κατάσταση, επειδή η λέξη "υγρό", για να είμαι ειλικρινής, δεν ισχύει για πολυμερή που βρίσκονται σε υαλώδη κατάσταση. Είναι λάθος να πούμε ότι πρόκειται για υγρή κρυσταλλική φάση· είναι σωστό να πούμε «κατεψυγμένη υγρή κρυσταλλική φάση». Μάλλον η ομοιότητα, η εκφυλισμένη τάξη, όταν δεν υπάρχει τρισδιάστατη τάξη, αλλά υπάρχει δισδιάστατη τάξη, είναι μάλλον γενικό φαινόμενο και αν ψάξεις μπορείς να βρεις πολλά μέρη. Εάν στείλετε συνδέσμους για τέτοια έργα στο e-mail μου, θα σας είμαι πολύ ευγνώμων.
Μπόρις Ντόλγκιν: Είναι πολύ καλό όταν καταφέρνουμε να γίνουμε μια άλλη πλατφόρμα όπου επιστήμονες διαφορετικών ειδικοτήτων μπορούν να διατηρήσουν επαφή.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ειναι υπεροχο
Φωνή από το κοινό: Άλλη μια ερασιτεχνική ερώτηση. Είπατε ότι τα φωτοχρωμικά πολυμερή υγρών κρυστάλλων έχουν σχετικά χαμηλό ποσοστό απόκρισης στις αλλαγές στο περιβάλλον. Ποια είναι κατά προσέγγιση η ταχύτητά τους;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Μιλάμε για απάντηση μέσα σε λίγα λεπτά. Στην περίπτωση της έντονης έκθεσης στο φως πολύ λεπτών μεμβρανών, οι άνθρωποι επιτυγχάνουν μια δεύτερη απόκριση, αλλά μέχρι στιγμής όλα αυτά είναι αργά. Υπάρχει ένα τέτοιο πρόβλημα. Υπάρχουν εφέ που σχετίζονται με κάτι άλλο (δεν μίλησα για αυτό): έχουμε μια πολυμερή μεμβράνη και υπάρχουν φωτοχρωμικά θραύσματα σε αυτήν και μπορούμε να εκτεθούμε σε πολωμένο φως επαρκής έντασης και αυτό το φως μπορεί να προκαλέσει περιστροφική διάχυση, δηλαδή η περιστροφή αυτών των μορίων κάθετα στο επίπεδο πόλωσης - υπάρχει ένα τέτοιο φαινόμενο, αρχικά ανακαλύφθηκε πριν από πολύ καιρό, τώρα μελετάται επίσης, και το κάνω επίσης. Με μια αρκετά υψηλή ένταση φωτός, τα εφέ μπορούν να παρατηρηθούν μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, αλλά συνήθως αυτό δεν σχετίζεται με μια αλλαγή στη γεωμετρία του φιλμ, αλλά εσωτερικά, πρώτα απ 'όλα, αλλάζουν οι οπτικές ιδιότητες.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Υπήρξε μια προσπάθεια να δημιουργηθεί υλικό για την καταγραφή πληροφοριών, και υπήρξαν τέτοιες εξελίξεις, αλλά, από όσο γνωρίζω, τέτοια υλικά δεν μπορούν να ανταγωνιστούν την υπάρχουσα μαγνητική εγγραφή και άλλα ανόργανα υλικά, έτσι κατά κάποιο τρόπο το ενδιαφέρον έσβησε προς αυτή την κατεύθυνση, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι δεν θα ξαναρχίσει.
Μπόρις Ντόλγκιν: Η εμφάνιση, ας πούμε, νέων απαιτήσεων λόγω κάτι.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Η χρηστική πλευρά του θέματος δεν με ενδιαφέρει και πολύ.
Μπόρις Ντόλγκιν: Η ερώτησή μου σχετίζεται εν μέρει με αυτό, αλλά όχι για το πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί, είναι λίγο οργανωτικά χρηστική. Στον τομέα που εργάζεστε στο τμήμα σας και ούτω καθεξής, όπως είπαμε, έχετε κοινά έργα, παραγγελίες από ορισμένες επιχειρηματικές δομές κ.λπ. Πώς είναι γενικά δομημένη η αλληλεπίδραση σε αυτόν τον τομέα: ο πραγματικός επιστήμονας ερευνητής, σχετικά, ένας εφευρέτης/μηχανικός ή εφευρέτης, και μετά ένας μηχανικός, ίσως διαφορετικά θέματα, μετά, σχετικά, κάποιο είδος επιχειρηματία που καταλαβαίνει τι να κάνει με αυτό, ίσως, αλλά αυτό είναι απίθανο, ένας επενδυτής που είναι έτοιμος να δώσει χρήματα σε έναν επιχειρηματία για να μπορέσει να εφαρμόσει αυτό το, όπως λένε τώρα, καινοτόμο έργο; Πώς είναι δομημένη αυτή η αλυσίδα στο περιβάλλον σας στο βαθμό που ήρθατε με κάποιο τρόπο σε επαφή μαζί της;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δεν υπάρχει ακόμα τέτοια αλυσίδα, και αν θα υπάρξει είναι άγνωστο. Κατ' αρχήν, η ιδανική μορφή χρηματοδότησης είναι η ίδια με τη συμβατική βασική επιστήμη. Αν πάρουμε ως βάση το Ρωσικό Ίδρυμα Βασικών Ερευνών και όλα αυτά, που έχει συζητηθεί πολλές φορές, γιατί προσωπικά δεν θα ήθελα να κάνω κάτι τόσο εφαρμοσμένο, μια εντολή.
Μπόρις Ντόλγκιν: Γι' αυτό μιλάω για διαφορετικά θέματα και σε καμία περίπτωση δεν λέω ότι ένας επιστήμονας πρέπει να είναι μηχανικός, επιχειρηματίας κ.λπ. Μιλάω για διαφορετικά θέματα, για το πώς μπορεί να δημιουργηθεί η αλληλεπίδραση, πώς μπορεί να λειτουργεί ήδη η αλληλεπίδραση.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Έχουμε διάφορες προσφορές από το εξωτερικό, αλλά πρόκειται κυρίως για εταιρείες από την Ταϊβάν, την Κορέα και την Ασία, για διάφορα είδη εργασιών που σχετίζονται με τη χρήση πολυμερών υγρών κρυστάλλων για διάφορες εφαρμογές οθόνης. Είχαμε ένα κοινό έργο με τη Philips, τη Merck και άλλους, αλλά αυτό είναι στο πλαίσιο ενός κοινού έργου - κάνουμε μέρος κάποιας ερευνητικής εργασίας και μια τέτοια πνευματική παραγωγή ή έξοδος με τη μορφή δειγμάτων πολυμερών είτε έχει συνέχεια είτε όχι, αλλά τις περισσότερες φορές τελειώνει με ανταλλαγή απόψεων, κάποιου είδους επιστημονική εξέλιξη, αλλά αυτό δεν έχει φτάσει ακόμη σε καμία εφαρμογή. Σοβαρά - είναι αδύνατο να πούμε.
Μπόρις Ντόλγκιν: Σας δίνεται εντολή για κάποιο είδος έρευνας, την ανάπτυξη κάποιας επιλογής, κάποιας ιδέας.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Γενικά, ναι, αυτό συμβαίνει, αλλά δεν μου αρέσει αυτή η μορφή εργασίας (το προσωπικό μου συναίσθημα). Ό,τι μου ήρθε στο μυαλό, το κάνω όσο καλύτερα μπορώ, και όχι επειδή κάποιος είπε: «Φτιάξτε μια ταινία με τέτοιες ιδιότητες». Δεν με ενδιαφέρει.
Μπόρις Ντόλγκιν: Φανταστείτε ένα άτομο που ενδιαφέρεται για αυτό. Πώς θα μπορούσε αυτός, αυτός, που ενδιαφέρεται να τελειοποιήσει τις γενικές επιστημονικές σας ιδέες που λάβατε από το αλτρουιστικό, αυστηρά επιστημονικό σας ενδιαφέρον, πώς θα μπορούσε να αλληλεπιδράσει μαζί σας με έναν τρόπο που θα ήταν πραγματικά ενδιαφέρον και για τους δυο σας; Τι είναι αυτό το οργανόγραμμα;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δυσκολεύομαι να απαντήσω.
Μπόρις Ντόλγκιν: Γενικά σεμινάρια; Τι θα μπορούσε να είναι αυτό; Δεν υπάρχουν τέτοιες προσπάθειες - κάποιοι μηχανικοί;..
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Στο πλαίσιο ενός κοινού έργου, όλα μπορούν να πραγματοποιηθούν. Κάποιο είδος αλληλεπίδρασης είναι αρκετά πιθανό, αλλά μάλλον δεν κατάλαβα καλά την ερώτηση, ποιο είναι το πρόβλημα;
Μπόρις Ντόλγκιν: Μέχρι στιγμής το πρόβλημα είναι η έλλειψη αλληλεπίδρασης μεταξύ διαφορετικών τύπων δομών. Σας ασκεί πίεση ως επιστήμονα ή σας πιέζει να κάνετε πράγματα που ίσως δεν θέλετε να κάνετε. Αυτό είναι το πρόβλημα.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Αυτό είναι ένα πρόβλημα κολοσσιαίας υποχρηματοδότησης
Μπόρις Ντόλγκιν: Φανταστείτε ότι θα υπάρξει πρόσθετη χρηματοδότηση, αλλά αυτό δεν θα εξαλείψει την ανάγκη για τεχνική ανάπτυξη. Πώς μπορείτε να μετακινηθείτε από εσάς στην τεχνολογία με τρόπο που να σας ικανοποιεί;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Το γεγονός είναι ότι η σύγχρονη επιστήμη είναι αρκετά ανοιχτή, και αυτό που κάνω, το δημοσιεύω - και όσο πιο γρήγορα τόσο το καλύτερο.
Μπόρις Ντόλγκιν: Είστε έτοιμοι λοιπόν να μοιραστείτε τα αποτελέσματα, ελπίζοντας ότι όσοι έχουν γούστο μπορούν να το εκμεταλλευτούν;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Αν κάποιος διαβάσει το άρθρο μου και έχει κάποια ιδέα, θα είμαι ευγνώμων. Εάν προκύψουν συγκεκριμένες εξελίξεις από αυτή τη δημοσίευση, θα υπάρξουν πατέντες, χρήματα, για όνομα του Θεού. Σε αυτή τη μορφή, θα ήμουν χαρούμενος, αλλά, δυστυχώς, στην πραγματικότητα αποδεικνύεται ότι όλα υπάρχουν παράλληλα, δεν υπάρχει τέτοια διέξοδος. Η ιστορία της επιστήμης δείχνει ότι υπάρχει συχνά μια καθυστέρηση στη συγκεκριμένη εφαρμογή μετά από κάποια θεμελιώδη ανακάλυψη - μεγάλη ή μικρή.
Μπόρις Ντόλγκιν: Ή αφού προκύψει κάποιο αίτημα.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ή έτσι.
Λεβ Μοσκόφκιν:Έχω μια λίγο προκλητική ερώτηση. Το θέμα που έθεσε ο Μπόρις είναι πολύ σημαντικό. Υπάρχει κάποια επιρροή κάποιας μόδας εδώ (αυτό ακούστηκε σε μια από τις διαλέξεις για την κοινωνιολογία); Είπατε ότι η εργασία με υγρούς κρυστάλλους δεν είναι της μόδας τώρα. Αυτό δεν σημαίνει ότι αφού δεν ασχολούνται με αυτά, τότε δεν χρειάζονται, ίσως επιστρέψει αυτό το ενδιαφέρον και το κυριότερο...
Μπόρις Ντόλγκιν: Δηλαδή, ο Lev μας επιστρέφει στο ζήτημα των μηχανισμών της μόδας στην επιστήμη όπως και σε μια συγκεκριμένη επιστημονική κοινότητα.
Λεβ Μοσκόφκιν:Μάλιστα για αυτό μίλησε και ο Τσαϊκόφσκι· η μόδα εκεί είναι εξαιρετικά δυνατή σε όλες τις επιστήμες. Δεύτερη ερώτηση: Ξέρω καλά πώς επιλέχθηκαν αυθεντίες στην επιστήμη που ήξεραν να γενικεύουν. Μπορείτε να δημοσιεύσετε τα υλικά σας όσο θέλετε, προσωπικά δεν τα συναντώ ποτέ, για μένα αυτό είναι ένα ολόκληρο στρώμα που απλά δεν ήξερα. Συνοψίστε με τέτοιο τρόπο ώστε να κατανοήσετε την αξία αυτού για την κατανόηση της ίδιας ζωής, για την κατανόηση του τι άλλο μπορούμε να κάνουμε. Ευχαριστώ.
Μπόρις Ντόλγκιν: Δεν κατάλαβα τη δεύτερη ερώτηση, αλλά ας ασχοληθούμε με την πρώτη προς το παρόν - σχετικά με τη μόδα στην επιστήμη. Ποιος είναι ο μηχανισμός γιατί αυτό δεν είναι της μόδας τώρα, υπάρχει κάποιος κίνδυνος σε αυτό;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δεν βλέπω κανέναν κίνδυνο. Είναι σαφές ότι τα θέματα που σχετίζονται με τη χρηματοδότηση είναι σημαντικά, αλλά, παρόλα αυτά, μου φαίνεται ότι από πολλές απόψεις η επιστήμη βασίζεται πλέον σε συγκεκριμένους ανθρώπους που έχουν συγκεκριμένα προσωπικά ενδιαφέροντα, ενδιαφέρον για αυτό ή εκείνο το θέμα. Είναι σαφές ότι οι συνθήκες υπαγορεύουν κάποιους περιορισμούς, ωστόσο, η δραστηριότητα συγκεκριμένων ανθρώπων οδηγεί στο γεγονός ότι μια συγκεκριμένη περιοχή αναπτύσσεται, όπως εξελίσσονται τα πάντα. Παρά το γεγονός ότι πολλά λέγονται για το γεγονός ότι η επιστήμη έχει γίνει συλλογική. Πράγματι, τώρα υπάρχουν μεγάλα έργα, μερικές φορές αρκετά επιτυχημένα, αλλά, παρόλα αυτά, ο ρόλος του ατόμου στην ιστορία της επιστήμης είναι τεράστιος ακόμη και τώρα. Οι προσωπικές συμπάθειες και ενδιαφέροντα παίζουν σημαντικό ρόλο. Είναι σαφές ότι, όπως και στην περίπτωση των υγρών κρυστάλλων, μια τέτοια εξέλιξη στα ηλεκτρονικά λειτούργησε ως μεγάλη ώθηση για την ανάπτυξη της έρευνας για τους υγρούς κρυστάλλους, όταν συνειδητοποίησαν ότι οι υγροί κρύσταλλοι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και να κερδίσουν χρήματα από αυτό, φυσικά, πολλά χρημάτων πήγαν για έρευνα. Είναι σαφές ότι μια τέτοια σύνδεση...
Μπόρις Ντόλγκιν: Ανατροφοδότηση από τις επιχειρήσεις και την επιστήμη.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: ...αυτό είναι ένα από τα χαρακτηριστικά της σύγχρονης επιστήμης, όταν έρχεται μια παραγγελία από ανθρώπους που κερδίζουν χρήματα και παράγουν ένα προϊόν - και στη συνέχεια χρηματοδοτείται η έρευνα και, κατά συνέπεια, υπάρχει μια μετατόπιση της έμφασης από αυτό που είναι ενδιαφέρον σε τι είναι κερδοφόρο. Αυτό έχει τα θετικά και τα αρνητικά του, αλλά έτσι είναι. Πράγματι, τώρα το ενδιαφέρον για τους υγρούς κρυστάλλους έχει σταδιακά στερέψει, γιατί ό,τι μπορούσε να εξαχθεί ήδη παράγεται και όλα μένουν να βελτιωθούν. Δεν ξέρω, δεν το έχω σκεφτεί ποτέ σοβαρά, ωστόσο, υπάρχουν διάφορα είδη εφαρμογών απεικόνισης, στην οπτοηλεκτρονική, εφαρμογές υγρών κρυστάλλων (οι άνθρωποι δουλεύουν πάνω σε αυτό), ως αισθητήρες, σε σημείο που η δουλειά βρίσκεται σε εξέλιξη σχετικά με τη δυνατότητα χρήσης υγρών κρυστάλλων ως μορίων βιολογικού αισθητήρα. Έτσι, γενικά, νομίζω ότι το ενδιαφέρον απλά δεν θα στερέψει, επιπλέον, ένα μεγάλο κύμα έρευνας συνδέεται με το γεγονός ότι άρχισαν να δίνονται χρήματα για νανο. Κατ 'αρχήν, παρά το γεγονός ότι είναι τόσο δημοφιλής τρόπος να εισάγουμε νανοσωματίδια σε υγρούς κρυστάλλους, υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός έργων, αλλά μεταξύ αυτών υπάρχουν καλές ενδιαφέρουσες εργασίες που σχετίζονται με αυτό το θέμα, δηλαδή τι συμβαίνει με τα νανοαντικείμενα όταν αυτά εισάγετε ένα υγρό κρυσταλλικό μέσο ποια αποτελέσματα εμφανίζονται. Νομίζω ότι η ανάπτυξη είναι δυνατή από την άποψη της απόκτησης όλων των ειδών διαφορετικών πολύπλοκων συσκευών, η οποία σχετίζεται με την εμφάνιση μεταϋλικών που έχουν πολύ ενδιαφέρουσες οπτικές ιδιότητες - αυτές είναι ασυνήθιστες δομές που κατασκευάζονται με διάφορους τρόπους σε συνδυασμό με υγρούς κρυστάλλους, η ανάδυση είναι δυνατή η δημιουργία νέων οπτικών εφέ και νέων εφαρμογών. Αυτήν τη στιγμή εξετάζω άρθρα στο περιοδικό Liquid Crystals και το επίπεδό τους πέφτει και ο αριθμός των καλών άρθρων μειώνεται, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι όλα είναι άσχημα και η επιστήμη των υγρών κρυστάλλων δεν θα πεθάνει, επειδή είναι πολύ ενδιαφέρον αντικείμενο. Η πτώση του ενδιαφέροντος δεν μου φαίνεται καταστροφή.
Μπόρις Ντόλγκιν: Εδώ προχωράμε σιγά σιγά στη δεύτερη ερώτηση που μας έκανε ο Λέων. Εάν κάποια θεμελιωδώς νέα θεωρία γεννηθεί με βάση την υπάρχουσα, που υπόσχεται κάτι συν για υγρούς κρυστάλλους, προφανώς, το ενδιαφέρον θα αυξηθεί αμέσως.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Είναι πιθανό να συμβεί αυτό.
Μπόρις Ντόλγκιν: Από όσο καταλαβαίνω την ερώτηση, μιλάμε για αυτό: υπάρχουν ενδοεπιστημονικά κείμενα που αλλάζουν σταδιακά κάτι στην κατανόηση, υπάρχουν καινοτόμα κείμενα που αλλάζουν ριζικά, αλλά ταυτόχρονα και ένα είδος διεπαφής μεταξύ ειδικών και κοινωνίας, που αποτελείται ίσως από τους ίδιους επιστήμονες, αλλά από άλλους τομείς, υπάρχουν κάποιες γενικευτικές εργασίες που μας εξηγούν, σαν να συγκολλούν αυτά τα κομμάτια σε κάποιο είδος γενικής εικόνας. Όπως καταλαβαίνω, ο Lev μας μίλησε για αυτό, ρωτώντας πώς επιλέγεται και ποιος γράφει αυτά τα γενικευτικά έργα;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Υπάρχει μια τέτοια έννοια - η επιστημονική δημοσιογραφία, η οποία δεν είναι πολύ ανεπτυγμένη στη χώρα μας, αλλά υπάρχει σε όλο τον κόσμο, και μπορώ να φανταστώ πόσο καλά έχει αναπτυχθεί εκεί, και, παρόλα αυτά, υπάρχει και εδώ. Αυτό δείχνει και η τρέχουσα δημόσια διάλεξη
Μπόρις Ντόλγκιν: Δεν μπορεί να ειπωθεί ότι κάποιος κλείνει εσκεμμένα το εύρος της δουλειάς.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Όχι, κανείς δεν κρύβει τίποτα, αντιθέτως, όλοι οι κανονικοί επιστήμονες προσπαθούν να δείξουν στον κόσμο τι έχουν κάνει: όσο το δυνατόν γρηγορότερα και όσο το δυνατόν πιο προσιτοί στο μέγιστο των δυνατοτήτων τους. Είναι σαφές ότι κάποιος μπορεί να πει μια καλή ιστορία και κάποιος μπορεί να πει μια κακή ιστορία, αλλά γι' αυτό είναι οι δημοσιογράφοι της επιστήμης, οι οποίοι μπορούν να χρησιμεύσουν ως διαβιβαστές πληροφοριών από τους επιστήμονες στην κοινωνία.
Μπόρις Ντόλγκιν: Ακόμη και στη σοβιετική εποχή, υπήρχε λαϊκή επιστημονική λογοτεχνία και υπήρχε επίσης ένα ειδικό είδος - επιστημονική φαντασία, εν μέρει οι συλλογές "Μονοπάτια στο Άγνωστο" στις αρχές της δεκαετίας του '60, βιβλία της σειράς "Eureka", ένα από τα πρώτα μετα- Πρωτεργάτης του πολέμου ήταν ο Daniil Danin, ο οποίος έγραψε κυρίως για τη φυσική. Ένα άλλο ερώτημα είναι ότι εξακολουθούν να υπάρχουν επιστήμονες που γράφουν κάποιου είδους γενικευτικά έργα, εκλαϊκεύοντας κάτι για κάποιον, αλλά είναι απίθανο κάποιος να επιλέξει ποιος θα γράψει και ποιος θα διαβάσει ή όχι. Κάτι γράφει ο προαναφερόμενος Τσαϊκόφσκι, αρέσει σε κάποιον.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Το πρόβλημα, μου φαίνεται, είναι αυτό. Γεγονός είναι ότι στη χώρα μας υπάρχουν πλέον καταστροφικά λίγοι κανονικοί επιστήμονες και η ίδια η κατάσταση της επιστήμης είναι χειρότερη από ποτέ. Αν μιλάμε για υγρούς κρυστάλλους και πολυμερή υγρών κρυστάλλων, τότε πρόκειται για μεμονωμένα εργαστήρια που ήδη πεθαίνουν. Είναι σαφές ότι στη δεκαετία του '90 υπήρξε κάποιο είδος κατάρρευσης και εφιάλτης, αλλά, γενικά, μπορούμε να πούμε ότι δεν υπάρχει επιστήμη για τους υγρούς κρυστάλλους στη Ρωσία. Εννοώ - η επιστημονική κοινότητα, αποδεικνύεται ότι επικοινωνώ πιο συχνά με ανθρώπους που εργάζονται στο εξωτερικό, διαβάζουν άρθρα και όλα αυτά, αλλά πρακτικά δεν υπάρχουν άρθρα από εμάς. Το πρόβλημα είναι ότι δεν έχουμε επιστήμη και όχι ότι δεν υπάρχουν γενικευτικά έργα σε αυτήν την επιστήμη. Μπορείτε να γενικεύσετε αυτό που συμβαίνει στη Δύση - αυτό είναι επίσης υπέροχο, αλλά δεν υπάρχει καμία βάση, κανένας σημαντικός σύνδεσμος, δεν υπάρχουν επιστήμονες.
Λεβ Μοσκόφκιν:Θα διευκρινίσω, αν και καταρχήν όλα είναι σωστά. Γεγονός είναι ότι περιστρέφουμε πάντα το θέμα της τελευταίας διάλεξης. Ο ανταγωνισμός στην επιστήμη μεταξύ των επιστημόνων είναι τόσο δυνατός που είμαι απολύτως κολακευμένος που τον είδα με τα μάτια μου και συμφωνώ ότι κάθε επιστήμονας προσπαθεί να δείξει στον κόσμο τα επιτεύγματά του. Αυτό είναι διαθέσιμο μόνο σε κάποιον που είναι αναγνωρισμένη αρχή, όπως ο Timofeev-Resovsky. Αυτό έγινε στη σοβιετική εποχή - είναι γνωστό πώς - και εδώ υπάρχει ένα εφέ, ένα παράδειγμα που μπορεί να εξηγήσει πολλά - το αποτέλεσμα του πράσινου σημειωματάριου, το οποίο δημοσιεύτηκε ποιος ξέρει πού, και κανείς δεν μπορεί να θυμηθεί τι είναι αυτό το συνηθισμένο συνέδριο ονομάστηκε, επειδή κανένα περιοδικό που είναι τώρα διαπιστευμένο από την Επιτροπή Ανώτερης Πιστοποίησης, ένα ακαδημαϊκό περιοδικό, δεν θα δεχόταν κατ' αρχήν μια τέτοια καινοτομία, αλλά γέννησε μια νέα επιστήμη, μετατράπηκε σε επιστήμη της γενετικής, στην κατανόηση της ζωής, και αυτό, γενικά, είναι ήδη γνωστό. Αυτό ήταν στη σοβιετική εποχή με υποστήριξη από ψηλά - ο Timofeev-Resovsky υποστηρίχθηκε στην ολομέλεια της Κεντρικής Επιτροπής του CPSU από τον ανταγωνισμό των συναδέλφων του, διαφορετικά θα είχε φαγωθεί.
Μπόρις Ντόλγκιν: Μια κατάσταση όπου το κράτος τελείωσε ένα σημαντικό μέρος της επιστήμης: χωρίς υποστήριξη από άλλες βάσεις του κράτους ήταν αδύνατο να ξεφύγει.
Λεβ Μοσκόφκιν:Υπάρχει μια χιονοστιβάδα δεδομένων στη γενετική που δεν υπάρχει κανείς να γενικεύσει, γιατί κανείς δεν εμπιστεύεται κανέναν και κανείς δεν αναγνωρίζει την εξουσία των άλλων.
Μπόρις Ντόλγκιν: Γιατί?! Είχαμε να μιλήσουν γενετιστές, τους οποίους άκουγαν άλλοι γενετιστές και συζητούσαν με ευχαρίστηση.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δεν ξέρω τι συμβαίνει στη γενετική, αλλά στην επιστήμη που κάνω, η κατάσταση είναι εντελώς αντίθετη. Οι άνθρωποι που λαμβάνουν ένα νέο ενδιαφέρον αποτέλεσμα αμέσως προσπαθούν να το δημοσιεύσουν όσο το δυνατόν γρηγορότερα.
Μπόρις Ντόλγκιν: Τουλάχιστον από τα συμφέροντα του ανταγωνισμού - να διαδραματίσει μια θέση.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ναί. Είναι σαφές ότι μπορεί να μην γράφουν κάποιες λεπτομέρειες των μεθόδων και ούτω καθεξής, αλλά συνήθως, αν γράψετε ένα e-mail και ρωτήσετε πώς το κάνατε εκεί, είναι απλά πολύ ενδιαφέρον, όλα ανοίγουν εντελώς - και.. .
Μπόρις Ντόλγκιν: Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις σας, η επιστήμη γίνεται πιο ανοιχτή.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Τουλάχιστον ζω στην εποχή της ανοιχτής επιστήμης, και αυτό είναι καλό.
Μπόρις Ντόλγκιν: Ευχαριστώ. Όταν μάς μιλούσαν μοριακοί βιολόγοι, μας παρέπεμψαν συνήθως σε αρκετά ανοιχτές βάσεις δεδομένων και ούτω καθεξής, και συνιστούσαν να επικοινωνήσουμε μαζί τους.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Στη φυσική υπάρχει το ίδιο πράγμα, υπάρχει ένα αρχείο όπου οι άνθρωποι μπορούν να δημοσιεύσουν μια ακατέργαστη (αμφιλεγόμενη) έκδοση ενός άρθρου ακόμη και πριν περάσουν από μια κριτική, αλλά εδώ υπάρχει μάλλον αγώνας για την ταχύτητα δημοσίευσης, όσο πιο γρήγορα έχουν προτεραιότητα. Δεν βλέπω κανένα κλείσιμο. Είναι ξεκάθαρο ότι αυτό δεν έχει να κάνει με τους κλειστούς στρατιωτικούς και άλλους, μιλάω για επιστήμη.
Μπόρις Ντόλγκιν: Ευχαριστώ. Περισσότερες ερωτήσεις?
Φωνή από το κοινό: Δεν έχω τόση ερώτηση ως πρόταση, ιδέα. Νομίζω ότι αυτό το θέμα των εικόνων κρυστάλλωσης έχει μεγάλες δυνατότητες για τη διδασκαλία της επιστήμης σε παιδιά και νέους στα σχολεία. Ίσως έχει νόημα να δημιουργήσουμε ένα ηλεκτρονικό μάθημα, σχεδιασμένο για 45 λεπτά, και να το διανείμουμε στα σχολεία της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης; Τώρα υπάρχουν ηλεκτρονικοί πίνακες, τους οποίους πολλοί δεν χρησιμοποιούν· έχει δοθεί εντολή στα σχολεία να τους έχουν. Νομίζω ότι θα ήταν ωραίο να δείξουμε αυτές τις εικόνες στα παιδιά για 45 λεπτά και στη συνέχεια, στο τέλος, να εξηγήσουμε πώς έγινε όλο αυτό. Μου φαίνεται ότι θα ήταν ενδιαφέρον να προτείνουμε ένα τέτοιο θέμα και να το χρηματοδοτήσουμε με κάποιο τρόπο.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Είμαι έτοιμος να βοηθήσω αν συμβεί οτιδήποτε. Παρέχετε, γράψτε ότι χρειάζεται.
Μπόρις Ντόλγκιν: Φοβερο. Έτσι σχηματίζονται οι γενικεύσεις, έτσι διατάσσεται. Πρόστιμο. Ευχαριστώ πολύ. Έχετε άλλες δημιουργικές ερωτήσεις; Ίσως τους έλειψε κάποιος, δεν τον βλέπουμε, κατά τη γνώμη μου, κυρίως το συζήτησαν.
Μπόρις Ντόλγκιν: Υπάρχουν επιστήμονες, δεν υπάρχει επιστήμη.
Μπόρις Ντόλγκιν: Είναι δηλαδή απαραίτητη ή αναγκαία και επαρκής συνθήκη;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ναι, η ζημιά είναι μη αναστρέψιμη, ο χρόνος έχει χαθεί, αυτό είναι εντελώς προφανές και, φυσικά, ακούγεται: «Πώς δεν υπάρχει επιστήμη στη Ρωσία;! Πώς κι έτσι? Αυτό δεν μπορεί να είναι, υπάρχει επιστήμη, υπάρχουν επιστήμονες, υπάρχουν άρθρα». Καταρχήν σε επίπεδο επίπεδο διαβάζω καθημερινά επιστημονικά περιοδικά. Είναι πολύ σπάνιο να συναντήσετε άρθρα από Ρώσους συγγραφείς, κατασκευασμένα στη Ρωσία, σχετικά με υγρούς κρυστάλλους ή πολυμερή. Αυτό συμβαίνει επειδή είτε τίποτα δεν συμβαίνει, είτε όλα συμβαίνουν σε τόσο χαμηλό επίπεδο που οι άνθρωποι δεν μπορούν να το δημοσιεύσουν σε ένα κανονικό επιστημονικό περιοδικό· φυσικά, κανείς δεν τους γνωρίζει. Αυτή είναι μια απολύτως τρομερή κατάσταση.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ολο και περισσότερο.
Μπόρις Ντόλγκιν: Δηλαδή, το πρόβλημα δεν είναι στους συγγραφείς, το πρόβλημα είναι στην επιστήμη.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ναι, δηλαδή, δεν υπάρχει, φυσικά, καμία τέλεια, καλά λειτουργική δομή ή τουλάχιστον με κάποιο τρόπο να λειτουργεί με το όνομα «Science» στη Ρωσία. Ευτυχώς, υπάρχει ένα άνοιγμα εργαστηρίων που λειτουργούν περισσότερο ή λιγότερο σε κανονικό επίπεδο και εμπλέκονται στη γενική επιστημονική διαδικασία της διεθνούς επιστήμης - αυτή είναι η ανάπτυξη των δυνατοτήτων επικοινωνίας μέσω του Διαδικτύου, με άλλους τρόπους, το άνοιγμα των συνόρων σας επιτρέπει να μην αισθάνεστε αποκομμένοι από την παγκόσμια επιστημονική διαδικασία, αλλά αυτό που συμβαίνει στη χώρα, επομένως, φυσικά, δεν υπάρχουν αρκετά χρήματα, και αν αυξήσετε τη χρηματοδότηση, είναι απίθανο να αλλάξει κάτι, γιατί παράλληλα με την αύξηση της χρηματοδότησης, είναι απαραίτητο για να μπορέσει να εξετάσει τα άτομα στα οποία δίνονται αυτά τα χρήματα. Μπορείς να δώσεις χρήματα, κάποιος να τα κλέψει, να τα ξοδέψει ποιος ξέρει τι, αλλά η κατάσταση δεν θα αλλάξει σε καμία περίπτωση.
Μπόρις Ντόλγκιν: Αυστηρά μιλώντας, έχουμε πρόβλημα κότας και αυγού. Αφενός, δεν θα δημιουργήσουμε επιστήμη χωρίς χρηματοδότηση, αφετέρου, με χρηματοδότηση, αλλά χωρίς την επιστημονική κοινότητα, η οποία θα παρέχει μια αγορά εμπειρογνωμοσύνης και θα διασφαλίζει κανονική φήμη, δεν θα μπορούμε να δώσουμε αυτά τα χρήματα σε ένα τρόπο που θα βοηθήσει την επιστήμη.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Με άλλα λόγια, είναι απαραίτητο να προσελκύσουμε διεθνή τεχνογνωσία και αξιολόγηση από ισχυρούς επιστήμονες, ανεξάρτητα από τη χώρα στην οποία βρίσκονται. Φυσικά, είναι απαραίτητο να μεταβούν στα αγγλικά οι περιπτώσεις πιστοποίησης που σχετίζονται με την υπεράσπιση υποψηφίων και διδακτορικών διατριβών. Τουλάχιστον οι περιλήψεις πρέπει να είναι στα αγγλικά. Αυτό είναι απολύτως προφανές, και θα υπάρξει κάποια κίνηση προς αυτή την κατεύθυνση, ίσως αλλάξει κάπως προς το καλύτερο, και έτσι - αν δώσετε σε όλους χρήματα... φυσικά, ισχυροί επιστήμονες που θα πάρουν περισσότερα χρήματα - αυτοί, φυσικά, θα λειτουργήσει πιο αποτελεσματικά, αλλά τα περισσότερα από τα χρήματα θα εξαφανιστούν σε κανέναν δεν ξέρει πού. Αυτη ειναι Η γνωμη μου.
Μπόρις Ντόλγκιν: Πες μου, σε παρακαλώ, είσαι νέος επιστήμονας, αλλά είσαι ήδη διδάκτωρ επιστημών και οι νέοι έρχονται σε σένα με διαφορετική έννοια, φοιτητές, νεότεροι επιστήμονες. Υπάρχουν αυτοί που έρχονται για εσάς;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δουλεύω στο Πανεπιστήμιο και θέλοντας και μη, άλλοτε το θέλω, άλλοτε δεν το θέλω, επιβλέπω μαθήματα, διπλωματικές και μεταπτυχιακές εργασίες.
Μπόρις Ντόλγκιν: Υπάρχουν μελλοντικοί επιστήμονες ανάμεσά τους;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Εχει ήδη. Υπάρχουν άνθρωποι που εργάζονται με μεγάλη επιτυχία, τους οποίους έχω επιβλέπει, για παράδειγμα, που είναι μεταδιδάκτορες ή επικεφαλής επιστημονικών ομάδων· φυσικά, μιλάμε μόνο για το εξωτερικό. Αυτοί που οδήγησα και παρέμειναν στη Ρωσία, δεν εργάζονται στην επιστήμη, γιατί πρέπει να θρέψουν την οικογένειά τους και να ζήσουν κανονικά.
Μπόρις Ντόλγκιν: Ευχαριστώ, δηλαδή, οικονομικά.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Όπως είναι φυσικό, η χρηματοδότηση και οι μισθοί δεν αντέχουν σε κριτική.
Μπόρις Ντόλγκιν: Αυτό είναι ακόμα ιδιωτικό...
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δεν υπάρχει κανένα μυστικό σε αυτό. Ο μισθός ενός ανώτερου ερευνητή με ελάχιστο υποψήφιο στο Πανεπιστήμιο είναι δεκαπέντε χιλιάδες ρούβλια το μήνα. Όλα τα άλλα εξαρτώνται από τη δραστηριότητα του επιστήμονα: εάν είναι σε θέση να έχει διεθνείς επιχορηγήσεις και έργα, τότε λαμβάνει περισσότερα, αλλά σίγουρα μπορεί να υπολογίζει σε δεκαπέντε χιλιάδες ρούβλια το μήνα.
Μπόρις Ντόλγκιν: Τι γίνεται με το διδακτορικό;
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Δεν μου έχουν δώσει ακόμα ένα, δεν ξέρω ακριβώς πόσα θα μου δώσουν ακόμα, συν θα προσθέσουν τέσσερις χιλιάδες.
Μπόρις Ντόλγκιν: Οι επιχορηγήσεις που αναφέρθηκαν είναι πολύ σημαντικό. Μόλις σήμερα δημοσιεύσαμε νέα που έστειλε μια ενδιαφέρουσα ερευνήτρια, αλλά όταν τέθηκε η ερώτηση σχετικά με τη χρηματοδότηση, μίλησε, ειδικότερα, για τη σημασία αυτού του τομέα και πάλι, για να μην αναφέρουμε τις δημοσιεύσεις μας, ο υπουργός Fursenko λέει ότι οι επιστημονικοί επόπτες πρέπει να χορηγούν να χρηματοδοτήσουν τους μεταπτυχιακούς φοιτητές τους και να τους παρακινήσουν έτσι οικονομικά.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Όχι, αυτό συμβαίνει συνήθως σε μια καλή επιστημονική ομάδα, εάν ένα άτομο, όπως ο Valery Petrovich Shibaev, ο επικεφαλής του εργαστηρίου στο οποίο εργάζομαι, έχει ένα σπουδαίο όνομα που άξιζε στον επιστημονικό κόσμο, έχει την ευκαιρία για επιχορηγήσεις και έργα. Τις περισσότερες φορές, δεν καταλήγω με έναν «γυμνό» μισθό δεκαπέντε χιλιάδων, υπάρχουν πάντα κάποια έργα, αλλά δεν μπορούν όλοι να το κάνουν, αυτό δεν είναι γενικός κανόνας, γι' αυτό φεύγουν όλοι.
Μπόρις Ντόλγκιν: Δηλαδή, ο ηγέτης πρέπει να έχει αρκετά υψηλή διεθνή αυθεντία και επίσης να είναι στη ροή.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ναι, τις περισσότερες φορές. Νομίζω ότι ήμουν τυχερός από πολλές απόψεις. Το στοιχείο της ένταξης σε μια ισχυρή επιστημονική ομάδα λειτούργησε με θετικό τρόπο.
Μπόρις Ντόλγκιν: Εδώ βλέπουμε την ανατροφοδότηση της παλιάς καλής επιστήμης, το γεγονός ότι προέκυψε αυτή η πιο ισχυρή επιστημονική ομάδα, λόγω της οποίας μπορέσατε να συνειδητοποιήσετε την τροχιά σας. Ναι, αυτό είναι πολύ ενδιαφέρον, ευχαριστώ. Έχω τον τελευταίο λόγο.
Φωνή από το κοινό: Δεν προσποιούμαι ότι έχω τον τελευταίο λόγο. Θα ήθελα να σημειώσω ότι αυτό για το οποίο μιλάτε είναι απολύτως κατανοητό και μην το πάρετε ως άθλημα. Θέλω να σημειώσω ότι στη διάλεξη του Alexey Savvateev ειπώθηκε ότι δεν υπάρχει καθόλου επιστήμη στην Αμερική. Η άποψή του είναι εξίσου πειστικά τεκμηριωμένη με τη δική σας. Από την άλλη πλευρά, στη Ρωσία η επιστήμη αναπτύχθηκε ιδιαίτερα γρήγορα όταν η επιστήμη δεν πλήρωνε καθόλου, αλλά εκλάπη ενεργά, και συνέβαιναν τέτοια πράγματα.
Μπόρις Ντόλγκιν: Μιλάμε για το τέλος του 19ου - αρχές του 20ου αιώνα;
Μπόρις Ντόλγκιν: Στα γερμανικά?
Μπόρις Ντόλγκιν: Και όταν η επιστημονική του έρευνα αναπτύχθηκε πιο ενεργά...
Φωνή από το κοινό: Στη Ρωσία, όχι αυτός, αλλά στη Ρωσία γενικά, η επιστήμη αναπτύχθηκε πιο αποτελεσματικά όταν δεν πλήρωναν. Υπάρχει ένα τέτοιο φαινόμενο. Μπορώ να το δικαιολογήσω, αυτό δεν είναι άποψη, Μπόρις, αυτό είναι γεγονός. Θέλω επίσης να σας πω πολύ υπεύθυνα - αυτό δεν είναι πλέον γεγονός, αλλά συμπέρασμα - ότι οι ελπίδες σας ότι η διεθνής τεχνογνωσία και η αγγλική γλώσσα θα σας βοηθήσουν είναι μάταιες, γιατί, δουλεύοντας στη Δούμα, βλέπω σκληρό ανταγωνισμό για δικαιώματα και λόμπι στη Δούμα για μονομερείς νόμους περί πνευματικών δικαιωμάτων προς την Αμερική. Όλοι αποδίδουν τεράστιο ποσοστό πνευματικής ιδιοκτησίας, δεν τους ενδιαφέρει καθόλου να μην αντιγραφούν εκεί τα όπλα μας, το κάνουν μόνοι τους.
Μπόρις Ντόλγκιν: Καταλαβαίνω, το πρόβλημα...
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Τα όπλα και η επιστήμη είναι πράγματα παράλληλα.
Φωνή από το κοινό: Το τελευταίο παράδειγμα: το γεγονός είναι ότι όταν ο Zhenya Ananyev, αυτός και εγώ σπουδάσαμε μαζί στη Σχολή Βιολογίας, ανακαλύψαμε κινητά στοιχεία στο γονιδίωμα της Drosophila, η αναγνώριση ήρθε μόνο μετά τη δημοσίευση στο περιοδικό "Chromosomes", αλλά η εξουσία του Khisin το έσπασε. δημοσίευση, γιατί η κριτική ήταν η εξής: «στη σκοτεινή σας Ρωσία δεν ξέρουν πώς να αναπαράγουν το DNA». Ευχαριστώ.
Μπόρις Ντόλγκιν: Οι ιδέες για το επίπεδο της επιστημονικής έρευνας σε μια συγκεκριμένη χώρα απουσία ενός άκαμπτου, σαφούς συστήματος για την αναθεώρηση άρθρων, όταν χρησιμοποιούνται γενικές ιδέες, είναι ένα πρόβλημα.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Όσον αφορά την αγγλική γλώσσα, όλα είναι πολύ απλά - είναι μια διεθνής επιστημονική γλώσσα. Οποιοσδήποτε επιστήμονας ασχολείται με την επιστήμη, για παράδειγμα στη Γερμανία, ένας Γερμανός δημοσιεύει σχεδόν όλα τα άρθρα του στα αγγλικά. Παρεμπιπτόντως, πολλές διατριβές υπερασπίζονται στα αγγλικά στη Γερμανία, για να μην αναφέρουμε τη Δανία και την Ολλανδία, έστω και μόνο επειδή υπάρχουν πολλοί ξένοι εκεί. Η επιστήμη είναι διεθνής. Ιστορικά, η γλώσσα της επιστήμης είναι τα αγγλικά.
Μπόρις Ντόλγκιν: Μόλις πρόσφατα συνέβη η γλώσσα της επιστήμης να ήταν τα γερμανικά.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Σχετικά πρόσφατα, αλλά, παρόλα αυτά, τώρα είναι έτσι, οπότε η μετάβαση στα αγγλικά ήταν προφανής, τουλάχιστον στο επίπεδο των περιλήψεων και των πραγμάτων πιστοποίησης, έτσι ώστε οι κανονικοί δυτικοί επιστήμονες να μπορούν να διαβάσουν αυτές τις περιλήψεις, να δώσουν σχόλια, να αξιολογήσουν, προκειμένου να βγείτε από το βάλτο μας, αλλιώς θα βυθιστεί εντελώς στο άγνωστο και αυτό που θα μείνει είναι μια πλήρης βεβήλωση. Συμβαίνει ήδη με πολλούς τρόπους, αλλά πρέπει με κάποιο τρόπο να προσπαθήσουμε να βγούμε από αυτό το βάλτο.
Μπόρις Ντόλγκιν: Ανοίξτε τα παράθυρα για να αποφύγετε τις οσμές.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Ξεκινήστε τουλάχιστον τον αερισμό.
Μπόρις Ντόλγκιν: Πρόστιμο. Ευχαριστώ. Αυτή είναι μια αισιόδοξη συνταγή. Στην πραγματικότητα, η πορεία σας εμπνέει αισιοδοξία, παρ' όλη την απαισιοδοξία.
Αλεξέι Μπομπρόβσκι: Και πάλι αποκλίνουμε από το γεγονός ότι η κύρια ιδέα της διάλεξης είναι να σας δείξουμε πόσο όμορφοι και ενδιαφέροντες είναι οι υγροί κρύσταλλοι. Ελπίζω ότι όλα όσα είπα θα προκαλέσουν κάποιο ενδιαφέρον. Τώρα μπορείτε να βρείτε πολλές πληροφορίες για τους υγρούς κρυστάλλους, αυτό είναι το πρώτο πράγμα. Και δεύτερον, ανεξάρτητα από οποιεσδήποτε συνθήκες, επιστήμονες θα υπάρχουν πάντα, τίποτα δεν μπορεί να σταματήσει την επιστημονική πρόοδο, αυτό εμπνέει επίσης αισιοδοξία, και η ιστορία δείχνει ότι υπάρχουν πάντα άνθρωποι που προωθούν την επιστήμη, για τους οποίους η επιστήμη είναι πάνω από όλα.
Στους κύκλους «Δημόσιες διαλέξεις «Polit.ru» και «Δημόσιες διαλέξεις «Polit.ua»» πραγματοποιήθηκαν οι ακόλουθοι ομιλητές:
- Λέοναρντ Πόλτσουκ. Γιατί τα μεγάλα ζώα εξαφανίστηκαν στο τέλος του Πλειστόκαινου; Απάντηση από τη σκοπιά της μακροοικολογίας
- Μίροσλαβ Μαρίνοβιτς. Πνευματική εκπαίδευση των Γκουλάγκ
- Κύριλλος Εσκώφ. Εξέλιξη και αυτοκατάλυση
- Μιχαήλ Σοκόλοφ. Πώς γίνεται η διαχείριση της επιστημονικής παραγωγικότητας. Εμπειρία από τη Μεγάλη Βρετανία, τη Γερμανία, τη Ρωσία, τις ΗΠΑ και τη Γαλλία
- Oleg Ustenko. Η ιστορία μιας ημιτελούς κρίσης
- Γκριγκόρι Σάποφ. Καπιταλιστικό μανιφέστο. Η ζωή και η μοίρα του βιβλίου του L. von Mises "Human Activity"
- Αλεξάντερ Ιρβάνετς. Έτσι είσαι, θείε συγγραφέα!
- Βλαντιμίρ Κατανάεφ. Σύγχρονες προσεγγίσεις για την ανάπτυξη φαρμάκων κατά του καρκίνου
- Vakhtang Kipiani. Περιοδικό samizdat στην Ουκρανία. 1965-1991
- Vitaly Naishul. Η υιοθέτηση του πολιτισμού από την εκκλησία
- Νικολάι Κάβεριν. Οι πανδημίες γρίπης στην ανθρώπινη ιστορία
- Αλεξάντερ Φιλονένκο. Θεολογία στο Πανεπιστήμιο: επιστροφή;
- Alexey Kondrashev. Ανθρώπινη εξελικτική βιολογία και υγεία
- Σεργκέι Γκραντιρόφσκι. Σύγχρονες δημογραφικές προκλήσεις
- Alexander Kislov. Το κλίμα στο παρελθόν, το παρόν και το μέλλον
- Alexander Auzan, Alexander Paskhaver. Οικονομικά: κοινωνικοί περιορισμοί ή κοινωνικά αποθέματα
- Κωνσταντίνος Ποπαντίν. Αγάπη και επιβλαβείς μεταλλάξεις ή γιατί ένα παγώνι χρειάζεται μακριά ουρά;
- Αντρέι Οστάλσκι. Προκλήσεις και απειλές για την ελευθερία του λόγου στον σύγχρονο κόσμο
- Leonid Ponomarev. Πόση ενέργεια χρειάζεται ένας άνθρωπος;
- Georges Nivat. Μεταφράζοντας το σκοτάδι: τρόποι επικοινωνίας μεταξύ πολιτισμών
- Βλαντιμίρ Γκέλμαν. Ο υποεθνικός αυταρχισμός στη σύγχρονη Ρωσία
- Βιάτσεσλαβ Λιχάτσεφ. Φόβος και απέχθεια στην Ουκρανία
- Evgeny Gontmakher. Εκσυγχρονισμός της Ρωσίας: θέση του INSOR
- Donald Boudreau. Αντιμονοπωλιακή πολιτική στην υπηρεσία ιδιωτικών συμφερόντων
- Σεργκέι Ενικολόποφ. Ψυχολογία της βίας
- Βλαντιμίρ Κουλίκ. Γλωσσική πολιτική της Ουκρανίας: ενέργειες των αρχών, απόψεις πολιτών
- Μιχαήλ Μπλίνκιν. Μεταφορές σε μια πόλη βολική για ζωή
- Alexey Lidov, Gleb Ivakin. Ιερός χώρος του αρχαίου Κιέβου
- Alexey Savvateev. Πού πηγαίνει (και μας οδηγεί) η οικονομία;
- Αντρέι Πορτνόφ. Ιστοριογράφος. Πολίτης. Κατάσταση. Εμπειρία οικοδόμησης έθνους
- Πάβελ Πλέχοφ. Ηφαίστεια και ηφαιστειολογία
- Ναταλία Βισότσκαγια. Η σύγχρονη αμερικανική λογοτεχνία στο πλαίσιο του πολιτισμικού πλουραλισμού
- Συζήτηση με τον Alexander Auzan. Τι είναι ο εκσυγχρονισμός στα Ρωσικά;
- Αντρέι Πορτνόφ. Ασκήσεις με ιστορία στα ουκρανικά: αποτελέσματα και προοπτικές
- Αλεξέι Λίντοφ. Εικόνα και εικονική στον ιερό χώρο
- Εφίμ Ρατσέφσκι. Το σχολείο ως κοινωνικός ανελκυστήρας
- Αλεξάνδρα Γκνάτιουκ. Αρχιτέκτονες της Πολωνο-Ουκρανικής αμοιβαίας κατανόησης του Μεσοπολέμου (1918-1939)
- Βλαντιμίρ Ζαχάρωφ. Ακραία κύματα στη φύση και στο εργαστήριο
- Σεργκέι Νεκλιούντοφ. Η λογοτεχνία ως παράδοση
- Γιακόφ Γκιλίνσκι. Από την άλλη πλευρά της απαγόρευσης: η άποψη ενός ποινικολόγου
- Daniil Alexandrov. Μεσαία στρώματα σε μετασοβιετικές κοινωνίες διέλευσης
- Τατιάνα Νεφέντοβα, Αλεξάντερ Νικουλίν. Αγροτική Ρωσία: χωρική συμπίεση και κοινωνική πόλωση
- Αλεξάντερ Ζιντσένκο. Κουμπιά από το Χάρκοβο. Όλα όσα δεν θυμόμαστε για το ουκρανικό Katyn
- Αλεξάντερ Μάρκοφ. Εξελικτικές ρίζες του καλού και του κακού: βακτήρια, μυρμήγκια, άνθρωποι
- Μιχαήλ Φαβόροφ. Εμβόλια, εμβολιασμοί και ο ρόλος τους στη δημόσια υγεία
- Βασίλι Ζαγκνίτκο. Ηφαιστειακή και τεκτονική δραστηριότητα της Γης: αιτίες, συνέπειες, προοπτικές
- Konstantin Sonin. Οικονομικά της χρηματοπιστωτικής κρίσης. Δύο χρόνια αργότερα
- Konstantin Sigov. Ποιος ψάχνει την αλήθεια; «Ευρωπαϊκό Λεξικό Φιλοσοφιών»;
- Mykola Ryabchuk. Ουκρανικός μετακομμουνιστικός μετασχηματισμός
- Μιχαήλ Γκέλφαντ. Βιοπληροφορική: μοριακή βιολογία μεταξύ του δοκιμαστικού σωλήνα και του υπολογιστή
- Κονσταντίν Σεβερίνοφ. Κληρονομικότητα στα βακτήρια: από τον Λαμάρκ στον Δαρβίνο και πίσω
- Mikhail Chernysh, Elena Danilova. Άνθρωποι στη Σαγκάη και την Αγία Πετρούπολη: μια εποχή μεγάλων αλλαγών
- Μαρία Γιούντκεβιτς. Εκεί που γεννηθήκατε είναι εκεί που σας βολεύει: πολιτική προσωπικού πανεπιστημίου
- Νικολάι Αντρέεφ. Μαθηματικές σπουδές - μια νέα μορφή παράδοσης
- Ντμίτρι Μπακ. «Σύγχρονη» ρωσική λογοτεχνία: αλλαγή κανόνα
- Σεργκέι Ποπόφ. Υποθέσεις στην αστροφυσική: γιατί η σκοτεινή ύλη είναι καλύτερη από τα UFO;
- Βαντίμ Σκουρατόφσκι. Κίεβο λογοτεχνικό περιβάλλον της δεκαετίας του '60 - '70 του περασμένου αιώνα
- Βλαντιμίρ Ντβόρκιν. Στρατηγικά όπλα Ρωσίας και Αμερικής: προβλήματα μείωσης
- Αλεξέι Λίντοφ. Βυζαντινός μύθος και ευρωπαϊκή ταυτότητα
- Νατάλια Γιακοβένκο. Η έννοια ενός νέου εγχειριδίου της ουκρανικής ιστορίας
- Αντρέι Λάνκοφ. Εκσυγχρονισμός στην Ανατολική Ασία, 1945-2010.
- Σεργκέι Σλους. Γιατί χρειαζόταν ο Στάλιν ένα σύμφωνο μη επίθεσης με τον Χίτλερ;
- Γκιουζέλ Ουλουμπέκοβα. Μαθήματα από τις ρωσικές μεταρρυθμίσεις στον τομέα της υγείας
- Αντρέι Ριάμποφ. Ενδιάμεσα αποτελέσματα και μερικά χαρακτηριστικά μετα-σοβιετικών μετασχηματισμών
- Βλαντιμίρ Τσέτβερνιν. Σύγχρονη νομική θεωρία του ελευθερισμού
- Νικολάι Ντρόνιν. Η παγκόσμια κλιματική αλλαγή και το πρωτόκολλο του Κιότο: αποτελέσματα της δεκαετίας
- Γιούρι Πιβοβάροφ. Ιστορικές ρίζες του ρωσικού πολιτικού πολιτισμού
- Γιούρι Πιβοβάροφ. Η εξέλιξη της ρωσικής πολιτικής κουλτούρας
- Πάβελ Πέτσενκιν. Η ταινία ντοκιμαντέρ ως ανθρωπιστική τεχνολογία
- Βαντίμ Ραντάεφ. Επανάσταση στο εμπόριο: αντίκτυπος στη ζωή και την κατανάλωση
- Άλεκ Επστάιν. Γιατί δεν πονάει ο πόνος κάποιου άλλου; Μνήμη και λήθη στο Ισραήλ και τη Ρωσία
- Τατιάνα Τσερνιγκόφσκαγια. Πώς σκεφτόμαστε; Πολυγλωσσία και εγκεφαλική κυβερνητική
- Σεργκέι Αλεξασένκο. Έτος κρίσης: τι συνέβη; τι γίνεται; τι να περιμένεις?
- Βλαντιμίρ Παστούχοφ. Η δύναμη της αμοιβαίας απώθησης: Ρωσία και Ουκρανία - δύο εκδοχές του ίδιου μετασχηματισμού
- Αλεξάντερ Γιούριεφ. Ψυχολογία του ανθρώπινου κεφαλαίου στη Ρωσία
- Αντρέι Ζόριν. Ανθρωπιστική εκπαίδευση σε τρία εθνικά εκπαιδευτικά συστήματα
- Vladimir Plungyan. Γιατί η σύγχρονη γλωσσολογία πρέπει να είναι corpus linguistics
- Νικήτα Πετρόφ. Η εγκληματική φύση του σταλινικού καθεστώτος: νομικοί λόγοι
- Αντρέι Ζούμποφ. Ανατολικοευρωπαϊκές και μετασοβιετικές πορείες προς την επιστροφή στον πλουραλιστικό κρατισμό
- Victor Vakhshtain. The End of Sociology: Perspectives for the Sociology of Science
- Evgeniy Onishchenko. Ανταγωνιστική υποστήριξη για την επιστήμη: πώς συμβαίνει στη Ρωσία
- Νικολάι Πετρόφ. Ρωσική πολιτική μηχανική και κρίση
- Alexander Auzan. Το Κοινωνικό Συμβόλαιο: Μια άποψη από το 2009
- Σεργκέι Γκουρίεφ. Πώς η κρίση θα αλλάξει την παγκόσμια οικονομία και την οικονομική επιστήμη
- Αλεξάντερ Ασέεφ. Οι ακαδημαϊκές πόλεις ως κέντρα επιστήμης, εκπαίδευσης και καινοτομίας στη σύγχρονη Ρωσία
Υπουργείο Παιδείας και Επιστημών της Ρωσικής Ομοσπονδίας
Καζάν (περιοχή Βόλγα) Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο
Χημικό Ινστιτούτο που πήρε το όνομά του. A. M. Butlerova
Τμήμα Ανόργανης Χημείας
Περίληψη με θέμα:
« Πολυμερή υγρών κρυστάλλων"
Οι εργασίες ολοκληρώθηκαν
μαθητής της ομάδας 714
Khikmatova G.Z.
Έλεγξα την εργασία
Ignatieva K.A
Καζάν-2012.
Εισαγωγή……………………………………………………………………………………..3
1. Υγροί κρύσταλλοι……………………………………………………………
1.1.Ιστορία της ανακάλυψης………………………………………………………………………………………………
1.2. Τύποι κρυσταλλικής φάσης……………………………………………………..7
1.3.Μέθοδοι μελέτης υγρών κρυστάλλων………..………………………………………….
2. Πολυμερή υγρών κρυστάλλων………………………………………………….13
2.1.Αρχές μοριακού σχεδιασμού πολυμερών LC.............14
2.2. Κύριοι τύποι πολυμερών υγρών κρυστάλλων……………….18
2.3.Δομή και χαρακτηριστικά των ιδιοτήτων των πολυμερών LC……………………….….20
2.4. Τομείς εφαρμογής…………………………………………………………..
2.4.1 Έλεγχος ηλεκτρικού πεδίου - η διαδρομή προς την απόκτηση οπτικών υλικών λεπτής μεμβράνης…………………………………………………
2.4.2.Χοληστερικά πολυμερή LC - φασματοζωνικά φίλτρα και κυκλικοί πολωτές………………………………………………………….23
2.4.3. Πολυμερή LC ως ελεγχόμενα οπτικά ενεργά μέσα για την καταγραφή πληροφοριών……………………………………………………………………………………..24
2.4.4. Ίνες υπερυψηλής αντοχής και αυτοενισχυμένα πλαστικά…………………………………………………………………………………………….25
Χρησιμοποιημένη βιβλιογραφία…………………………………………………….…28
Εφαρμογή.
Εισαγωγή.
Η δεκαετία του '80 στην επιστήμη των πολυμερών χαρακτηρίστηκε από τη γέννηση και την ταχεία ανάπτυξη ενός νέου πεδίου - της χημείας και της φυσικής των υγρών κρυσταλλικών πολυμερών. Αυτή η περιοχή, η οποία ένωσε συνθετικούς χημικούς, θεωρητικούς φυσικούς, κλασικούς φυσικούς χημικούς, επιστήμονες πολυμερών και τεχνολόγους, έχει εξελιχθεί σε μια εντατικά αναπτυσσόμενη νέα κατεύθυνση, η οποία πολύ γρήγορα έφερε πρακτική επιτυχία στη δημιουργία χημικών ινών υψηλής αντοχής και σήμερα προσελκύει την προσοχή οπτικών και μικροηλεκτρονικών. Αλλά το κύριο πράγμα δεν είναι καν αυτό, αλλά το γεγονός ότι η υγρή κρυσταλλική κατάσταση σε πολυμερή και πολυμερή συστήματα, όπως αποδείχθηκε, δεν είναι μόνο εξαιρετικά συνηθισμένη - έχουν περιγραφεί πολλές εκατοντάδες πολυμερικοί υγροί κρύσταλλοι σήμερα - αλλά αντιπροσωπεύει επίσης μια σταθερή κατάσταση φάσης ισορροπίας πολυμερών σωμάτων.
Υπάρχει ακόμη και κάποιο παράδοξο σε αυτό. Το 1988, η εκατονταετηρίδα γιορτάστηκε από τότε που ο Αυστριακός βοτανολόγος F. Reinitzer περιέγραψε την πρώτη υγρή κρυσταλλική ουσία, τη βενζοϊκή χοληστερόλη. Στη δεκαετία του '30 του περασμένου αιώνα, αναπτύχθηκε η φυσική των οργανικών υγρών κρυστάλλων χαμηλού μοριακού βάρους και στη δεκαετία του '60, εκατομμύρια συσκευές βασισμένες σε αυτούς τους κρυστάλλους λειτουργούσαν ήδη στον κόσμο. Ωστόσο, στις δεκαετίες του '60 και του '70, οι περισσότεροι επιστήμονες πολυμερών δεν μπορούσαν να φανταστούν, για παράδειγμα, την ύπαρξη θερμοτροπικών υγρών κρυσταλλικών πολυμερών χοληστερικού τύπου και γενικά τέτοια συστήματα φαινόταν να είναι εξωτικοί εκπρόσωποι άτυπων μακρομοριακών αντικειμένων. Και μάλιστα, τα τελευταία χρόνια υπάρχει ένα είδος «έκρηξης» πληροφοριών και σήμερα κανείς δεν εκπλήσσεται από τα λυοτροπικά και θερμοτροπικά υγρά κρυσταλλικά πολυμερή, που συντίθενται κατά δεκάδες κάθε μήνα.
Σε αυτό το έργο, ήθελα να μιλήσω για το πότε και πώς ανακαλύφθηκε η υγρή κρυσταλλική κατάσταση, τι είναι μοναδικό για τους υγρούς κρυστάλλους σε σύγκριση με άλλα αντικείμενα, για τα υγρά κρυσταλλικά πολυμερή και γιατί είναι ενδιαφέροντα και υπέροχα.
Υγροί κρύσταλλοι.
Οι περισσότερες ουσίες μπορούν να υπάρχουν μόνο σε τρεις καταστάσεις συσσωμάτωσης: στερεές, υγρές και αέριες. Αλλάζοντας τη θερμοκρασία μιας ουσίας, μπορεί να μεταφερθεί διαδοχικά από τη μια κατάσταση στην άλλη. Συνήθως, λαμβανόταν υπόψη η δομή των στερεών, η οποία περιελάμβανε κρυστάλλους και άμορφα σώματα. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των κρυστάλλων είναι η ύπαρξη σε αυτούς μακράς εμβέλειας τάξης και ανισοτροπίας ιδιοτήτων (εκτός από τους κρυστάλλους με κέντρο συμμετρίας). Στα άμορφα στερεά υπάρχει μόνο μικρής εμβέλειας τάξη και, κατά συνέπεια, είναι ισότροπα. Τάξη μικρής εμβέλειας υπάρχει και σε ένα υγρό, αλλά το υγρό έχει πολύ χαμηλό ιξώδες, έχει δηλαδή ρευστότητα.
Εκτός από τις αναφερόμενες τρεις καταστάσεις της ύλης, υπάρχει και μια τέταρτη, που ονομάζεται υγρό κρύσταλλο.Είναι ενδιάμεσο μεταξύ στερεού και υγρού και ονομάζεται επίσης μεσομορφική κατάσταση. Σε αυτή την κατάσταση μπορεί να υπάρχει ένας πολύ μεγάλος αριθμός οργανικών ουσιών με πολύπλοκα ραβδοσχηματισμένα ή δισκοειδή μόρια. Στην περίπτωση αυτή καλούνται υγρούς κρυστάλλουςή μεσόφαση.
Σε αυτή την κατάσταση, η ουσία έχει πολλά χαρακτηριστικά ενός κρυστάλλου, συγκεκριμένα, χαρακτηρίζεται από ανισοτροπία μηχανικών, ηλεκτρικών, μαγνητικών και οπτικών ιδιοτήτων και ταυτόχρονα έχουν τις ιδιότητες ενός υγρού. Όπως τα υγρά, είναι ρευστά και παίρνουν το σχήμα του δοχείου στο οποίο τοποθετούνται.
Με βάση τις γενικές τους ιδιότητες, τα LC μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες. Οι υγροί κρύσταλλοι που σχηματίζονται όταν οι αλλαγές θερμοκρασίας ονομάζονται θερμοτροπικό.Οι υγροί κρύσταλλοι που εμφανίζονται σε διαλύματα όταν αλλάζει η συγκέντρωσή τους ονομάζονται λυοτροπικός.
1.1. Οι υγροί κρύσταλλοι ανακαλύφθηκαν το 1888. Ο Αυστριακός καθηγητής βοτανικής F. Reinitzer μελετώντας τη νέα ουσία που συνέθεσε, τη βενζοϊκή χοληστερόλη, που είναι ένας εστέρας της χοληστερόλης και του βενζοϊκού οξέος.
Ανακάλυψε ότι όταν θερμαίνεται στους 145°, η κρυσταλλική φάση (λευκή σκόνη) μετατρέπεται σε ένα περίεργο θολό υγρό και όταν θερμαίνεται περαιτέρω στους 179°, παρατηρείται μια μετάβαση σε ένα συνηθισμένο διαφανές υγρό. Προσπάθησε να καθαρίσει αυτή την ουσία, αφού δεν ήταν σίγουρος ότι είχε καθαρή βενζοϊκή χοληστερόλη, αλλά παρόλα αυτά αναπαράχθηκαν αυτές οι δύο μεταβάσεις φάσης. Έστειλε ένα δείγμα αυτής της ουσίας στον φίλο του φυσικό Otto von Lehmann. Η Lehman μελέτησε τους συνηθισμένους κρυστάλλους, συμπεριλαμβανομένων των πλαστικών κρυστάλλων, οι οποίοι είναι μαλακοί στην αφή και διαφορετικοί από τους συνηθισμένους σκληρούς κρυστάλλους. Η κύρια μέθοδος μελέτης ήταν το οπτικό μικροσκόπιο πόλωσης - ένα μικροσκόπιο στο οποίο το φως διέρχεται μέσω ενός πολωτή, διέρχεται από μια ουσία και στη συνέχεια μέσω ενός αναλυτή - μέσω ενός λεπτού στρώματος ουσίας. Όταν οι κρύσταλλοι μιας συγκεκριμένης ουσίας τοποθετούνται μεταξύ του πολωτή και του αναλυτή, μπορείτε να δείτε υφές - χαρακτηριστικές εικόνες για διαφορετικές κρυσταλλικές ουσίες - και έτσι να μελετήσετε τις οπτικές ιδιότητες των κρυστάλλων. Αποδείχθηκε ότι ο Otto von Lehmann τον βοήθησε να καταλάβει ποια ήταν η αιτία της ενδιάμεσης κατάστασης, της αυταπάτης. Ο Otto von Lehmann ήταν σοβαρά πεπεισμένος ότι όλες οι ιδιότητες των κρυσταλλικών ουσιών, των κρυστάλλων, εξαρτώνται αποκλειστικά από το σχήμα των μορίων, δηλαδή, δεν έχει σημασία πώς βρίσκονται σε αυτόν τον κρύσταλλο, το σχήμα των μορίων είναι σημαντικό. Και στην περίπτωση των υγρών κρυστάλλων, είχε δίκιο - το σχήμα των μορίων καθορίζει την ικανότητα σχηματισμού υγρής κρυσταλλικής φάσης (κυρίως το σχήμα των μορίων). Το 1888, ο Reinitzer έγραψε ότι υπάρχουν κρύσταλλοι των οποίων η απαλότητα είναι τέτοια που μπορούν να ονομαστούν υγροί, τότε ο Lehmann έγραψε ένα άρθρο για τους ρέοντες κρυστάλλους, στην πραγματικότητα, επινόησε τον όρο υγρούς κρυστάλλους. Διαπιστώθηκε ότι οι υγροί κρύσταλλοι είναι πάρα πολλοί και παίζουν σημαντικό ρόλο στις βιολογικές διεργασίες. Αποτελούν, για παράδειγμα, μέρος του εγκεφάλου, μυϊκού ιστού, νεύρων και μεμβρανών. Ο όρος «υγροί κρύσταλλοι», που βασίζεται στην κοινή χρήση δύο, κατά μια ορισμένη έννοια, αντίθετων λέξεων – «υγρό» και «κρυσταλλικό», έχει ριζώσει καλά, αν και ο όρος «μεσόφαση», που εισήγαγε ο Γάλλος φυσικός J. Ο Friedel τριάντα χρόνια μετά την ανακάλυψη του F. Reinitzer, που προέρχεται από την ελληνική λέξη «mesos» (ενδιάμεσος), είναι προφανώς πιο σωστός. Αυτές οι ουσίες αντιπροσωπεύουν μια ενδιάμεση φάση μεταξύ κρυσταλλικού και υγρού· προκύπτουν κατά την τήξη της στερεάς φάσης και υπάρχουν σε ένα ορισμένο εύρος θερμοκρασίας έως ότου, μετά από περαιτέρω θέρμανση, μετατραπούν σε ένα συνηθισμένο υγρό. Ένα σημαντικό ιστορικό επεισόδιο: στη δεκαετία του 20-30, ο σοβιετικός φυσικός Fredericks μελέτησε την επίδραση διαφόρων μαγνητικών και ηλεκτρικών πεδίων στις οπτικές ιδιότητες των υγρών κρυστάλλων και ανακάλυψε ένα σημαντικό πράγμα: ο προσανατολισμός των μορίων στους υγρούς κρυστάλλους αλλάζει πολύ εύκολα την επιρροή των εξωτερικών πεδίων, και αυτά τα πεδία είναι πολύ αδύναμα και αλλάζουν πολύ γρήγορα. Από τα τέλη της δεκαετίας του '60, ξεκίνησε μια έκρηξη στη μελέτη των συστημάτων υγρών κρυστάλλων και των φάσεων υγρών κρυστάλλων, και σχετίζεται με το γεγονός ότι έμαθαν να τα χρησιμοποιούν. Πρώτον, για συστήματα απεικόνισης πληροφοριών σε συνηθισμένα ηλεκτρονικά ψηφιακά ρολόγια, στη συνέχεια σε αριθμομηχανές και με την έλευση της τεχνολογίας υπολογιστών, έγινε σαφές ότι οι υγροί κρύσταλλοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ενεργά για την κατασκευή οθονών. Φυσικά, ένα τέτοιο τεχνολογικό άλμα ενθάρρυνε τη μελέτη των υγρών κρυστάλλων από τη σκοπιά της θεμελιώδους επιστήμης, αλλά θα πρέπει να σημειωθεί πόσο μεγάλο χρονικό χάσμα υπάρχει μεταξύ των επιστημονικών ανακαλύψεων που σχετίζονται με τους υγρούς κρυστάλλους. Μάλιστα, ο κόσμος ενδιαφέρθηκε για αυτά από περιέργεια, δεν υπήρχε ωφελιμιστικό ενδιαφέρον, κανείς δεν ήξερε πώς να τα χρησιμοποιήσει και, επιπλέον, εκείνα τα χρόνια (δεκαετία 20-30) ήταν πολύ πιο ενδιαφέρουσα η θεωρία της σχετικότητας. Παρεμπιπτόντως, ο Fredericks ήταν ο εκλαϊκευτής της θεωρίας της σχετικότητας στη Σοβιετική Ένωση, στη συνέχεια καταπιέστηκε και πέθανε στα στρατόπεδα. Στην πραγματικότητα, πέρασαν 80 χρόνια μετά την ανακάλυψη των υγρών κρυστάλλων μέχρι να μάθουν να τους χρησιμοποιούν.
1.2. Στη διαδικασία της μελέτης των υγρών κρυστάλλων, οι φυσικοί λόγοι για την τέταρτη κατάσταση της ύλης έγιναν σαφείς. Το κυριότερο είναι το μη σφαιρικό σχήμα των μορίων. Τα μόρια σε αυτές τις ουσίες επιμηκύνονται προς μία κατεύθυνση ή έχουν σχήμα δίσκου. Τέτοια μόρια βρίσκονται είτε κατά μήκος μιας συγκεκριμένης γραμμής είτε σε ένα επιλεγμένο επίπεδο. Τρεις κύριοι τύποι κρυσταλλικής φάσης είναι γνωστοί: νηματικός(από την ελληνική λέξη "nema" - νήμα), σμηκτικός(από την ελληνική λέξη "smegma" - σαπούνι), χοληστερικό.
Στους νηματικούς υγρούς κρυστάλλους, τα κέντρα μάζας των μορίων βρίσκονται και κινούνται χαοτικά, όπως σε ένα υγρό, και οι άξονες των μορίων είναι παράλληλοι. Έτσι, τάξη μεγάλης εμβέλειας υπάρχει μόνο σε σχέση με τον προσανατολισμό των μορίων. Στην πραγματικότητα, τα νηματικά μόρια εκτελούν όχι μόνο μεταφορικές κινήσεις, αλλά και προσανατολιστικούς κραδασμούς. Επομένως, δεν υπάρχει αυστηρός παραλληλισμός του μορίου, αλλά επικρατεί ένας μέσος προσανατολισμός (Εικ. 7.19) Το πλάτος των κραδασμών προσανατολισμού εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, εμφανίζονται μεγαλύτερες αποκλίσεις από τον παραλληλισμό στον προσανατολισμό και στο σημείο της μετάβασης φάσης ο προσανατολισμός των μορίων γίνεται χαοτικός. Σε αυτή την περίπτωση, ο υγρός κρύσταλλος μετατρέπεται σε ένα συνηθισμένο υγρό.
Μεγαλύτερο ενδιαφέρον για πρακτικές εφαρμογές παρουσιάζουν ουσίες που υπάρχουν στη νηματική μεσόφαση σε θερμοκρασία δωματίου. Επί του παρόντος, με την παρασκευή μιγμάτων διαφόρων ουσιών, λαμβάνονται νηματικά στην περιοχή από -20 έως +80 βαθμούς και ακόμη και σε ευρύτερο φάσμα θερμοκρασιών.
Για να χαρακτηριστεί η σειρά προσανατολισμού στους υγρούς κρυστάλλους, εισάγονται συνήθως δύο παράμετροι: διευθυντής και σειρά προσανατολισμού πτυχίου, που ονομάζεται επίσης παράμετρος παραγγελίας. Ο σκηνοθέτης είναι ένα μοναδιαίο διάνυσμα Ι, η διεύθυνση του οποίου συμπίπτει με την κατεύθυνση του μέσου προσανατολισμού των μακρών αξόνων των μορίων. Στους νηματικούς υγρούς κρυστάλλους, ο σκηνοθέτης συμπίπτει με την κατεύθυνση του οπτικού άξονα. Το διάνυσμα Ι χαρακτηρίζει φαινομενολογικά τη σειρά μακράς εμβέλειας στη διάταξη των μορίων. Καθορίζει μόνο την κατεύθυνση του μοριακού προσανατολισμού, αλλά δεν παρέχει καμία πληροφορία σχετικά με το πόσο τέλεια είναι η διάταξη της μεσόφασης. Το μέτρο της προσανατολιστικής τάξης μεγάλης εμβέλειας είναι παράμετρος παραγγελίας S,ορίζεται ως εξής:S=1/2(3 ² θ -1) (*), όπου θ – η γωνία μεταξύ του άξονα ενός μεμονωμένου μορίου και του διευθυντή του υγρού κρυστάλλου. Ο μέσος όρος σε (*) πραγματοποιείται σε ολόκληρο το σύνολο των μορίων. Η τιμή S=1 αντιστοιχεί σε πλήρη σειρά προσανατολισμού, δηλαδή σε έναν ιδανικό υγρό κρύσταλλο, και S=0 σημαίνει πλήρη διαταραχή προσανατολισμού και αντιστοιχεί σε ένα νηματικό που έχει μετατραπεί σε ισότροπο υγρό.
Χοληστερικοί υγροί κρύσταλλοιπήραν το όνομά τους από τη χοληστερόλη γιατί στις περισσότερες περιπτώσεις είναι εστέρες χοληστερόλης. Ταυτόχρονα, εκτός από τους εστέρες της χοληστερόλης, μια σειρά από άλλες ουσίες σχηματίζουν επίσης τη χοληστερική μεσόφαση. Τα μόρια όλων των ενώσεων που σχηματίζουν ένα χοληστερικό περιέχουν ένα ασύμμετρο άτομο άνθρακα που συνδέεται με τέσσερις ομοιοπολικούς δεσμούς με διαφορετικά άτομα ή ομάδες ατόμων. Τέτοια μόρια δεν μπορούν να συνδυαστούν με τον εαυτό τους με απλή υπέρθεση, όπως το αριστερό και το δεξί χέρι. Καλούνται χειρόμορφομόρια (από την αρχαία εβραϊκή «κληρονόμος» - χέρι).
Αποτελούμενοι από χειρόμορφα μόρια, οι χοληστερικοί υγροί κρύσταλλοι είναι παρόμοιοι στη δομή με τους νηματικούς, αλλά έχουν μια θεμελιώδη διαφορά. Βρίσκεται στο γεγονός ότι, σε αντίθεση με ένα νηματικό, ο ομοιόμορφος προσανατολισμός των μορίων σε ένα χοληστερικό είναι ενεργειακά δυσμενής. Τα χειρόμορφα χοληστερικά μόρια μπορούν να διατάσσονται παράλληλα μεταξύ τους σε μια λεπτή μονοστιβάδα, αλλά στο παρακείμενο στρώμα τα μόρια πρέπει να περιστρέφονται κατά μια ορισμένη γωνία. Η ενέργεια μιας τέτοιας κατάστασης θα είναι μικρότερη από ό,τι με ομοιόμορφο προσανατολισμό. Σε κάθε επόμενο στρώμα, ο σκηνοθέτης I, που βρίσκεται στο επίπεδο του στρώματος, περιστρέφεται και πάλι μέσω μιας μικρής γωνίας. Έτσι, δημιουργείται μια ελικοειδής διάταξη μορίων σε έναν χοληστερικό υγρό κρύσταλλο (Εικ. 7.20). Αυτές οι σπείρες μπορεί να είναι είτε αριστερά είτε δεξιά. Η γωνία α μεταξύ των διανυσμάτων I των γειτονικών στρωμάτων είναι συνήθως τα εκατοστά μιας πλήρους περιστροφής, δηλ. α≈1®. Σε αυτή την περίπτωση, το βήμα της χοληστερικής έλικας Rείναι αρκετές χιλιάδες angstroms και είναι συγκρίσιμο με το μήκος κύματος του φωτός στο ορατό τμήμα του φάσματος. Οι νηματικοί υγροί κρύσταλλοι μπορούν να θεωρηθούν ως ειδική περίπτωση χοληστερικών υγρών κρυστάλλων με απείρως μεγάλο σπειροειδές βήμα (P→∞). Η ελικοειδής διάταξη των μορίων μπορεί να καταστραφεί από ένα ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο που εφαρμόζεται κάθετα στον άξονα της έλικας.
Οι σμεκτικοί υγροί κρύσταλλοι είναι πιο διατεταγμένοι από τους νηματικούς και τους χοληστερικούς. Είναι σαν δισδιάστατοι κρύσταλλοι. Εκτός από την προσανατολιστική διάταξη των μορίων, παρόμοια με τη σειρά στα νηματικά, υπάρχει μια μερική διάταξη των κέντρων μάζας των μορίων. Σε αυτή την περίπτωση, ο διευθυντής κάθε στιβάδας δεν βρίσκεται πλέον στο επίπεδο του στρώματος, όπως στα χοληστερικά, αλλά σχηματίζει μια συγκεκριμένη γωνία με αυτό.
Ανάλογα με τη φύση της διάταξης των μορίων στα στρώματα, οι σμηκτικοί υγροί κρύσταλλοι χωρίζονται σε δύο ομάδες: smectics με μη δομικάΚαι smectics με δομικά στρώματα.
ΣΕ σμηκτικούς υγρούς κρυστάλλους με μη δομικά στρώματατα κέντρα μάζας των μορίων στα στρώματα βρίσκονται χαοτικά, όπως σε ένα υγρό. Τα μόρια μπορούν να κινούνται ελεύθερα κατά μήκος του στρώματος, αλλά τα κέντρα μάζας τους βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Αυτά τα επίπεδα, που ονομάζονται σμηκτικά, βρίσκονται στην ίδια απόσταση μεταξύ τους, περίπου ίση με το μήκος του μορίου. Στο Σχ. Το Σχήμα 7.21α δείχνει τη διάταξη των μορίων σε μια τέτοια smectic. Για τον σμηκτικό υγρό κρύσταλλο που φαίνεται στο σχήμα, η διεύθυνση I και το κανονικό n στο επίπεδο συμπίπτουν ως προς την κατεύθυνση. Με άλλα λόγια, οι μακρύι άξονες των μορίων είναι κάθετοι στα σμηκτικά στρώματα. Τέτοιοι υγροί κρύσταλλοι ονομάζονται smectics A. Στο Σχ. Το Σχήμα 7.21β δείχνει ένα σμηκτικό με μη δομικά στρώματα, στο οποίο ο διευθυντής δεν κατευθύνεται κατά μήκος της κανονικής προς το στρώμα, αλλά σχηματίζει μια ορισμένη γωνία με αυτό.Οι υγροί κρύσταλλοι με αυτή τη διάταξη μορίων ονομάζονται σμεκτικές C. Σε μια σειρά Οι σμεκτικοί υγροί κρύσταλλοι υπάρχει πιο περίπλοκη σειρά από ό,τι στα σμεκτικά Α και Γ. Ένα παράδειγμα είναι η σμηκτική F, οι λεπτομέρειες της σειράς της οποίας δεν έχουν ακόμη μελετηθεί πλήρως.
ΣΕ smectics με δομικά στρώματαέχουμε ήδη να κάνουμε με τρισδιάστατη στατιστική διάταξη. Εδώ τα κέντρα μάζας των μορίων βρίσκονται επίσης στα σμηκτικά στρώματα, αλλά σχηματίζουν ένα δισδιάστατο πλέγμα. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις κρυσταλλικές ουσίες, τα στρώματα μπορούν να ολισθαίνουν ελεύθερα μεταξύ τους (όπως σε άλλα smectics!). Λόγω αυτής της ελεύθερης ολίσθησης των στρωμάτων, όλα τα smectics έχουν αίσθηση σαν σαπούνι στην αφή. Εξ ου και η ονομασία τους (η ελληνική λέξη «smegma» σημαίνει σαπούνι). τα επίπεδα είναι μη μηδενικά. Σε αυτή την περίπτωση σχηματίζεται ψευδοεξαγωνική μονοκλινική διάταξη. Τέτοια smectics ονομάζονται smectics H. Υπάρχουν επίσης D smectics, τα οποία βρίσκονται κοντά σε μια κυβική δομή με ένα πλέγμα με κέντρο το σώμα. Μεταξύ των υγρών κρυστάλλων που πρόσφατα συντέθηκαν, υπάρχουν εκείνοι που δεν μπορούν να ταξινομηθούν ως νηματικοί, χοληστερικοί και σμηκτικοί. Συνήθως ονομάζονται εξωτικές μεσοφάσεις. Αυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, τους λεγόμενους υγρούς κρυστάλλους σε σχήμα δίσκου ή δισκοτικούς, οι οποίοι μελετώνται εντατικά.
1.3. Το μικροσκόπιο πόλωσης είναι η πρώτη μέθοδος για τη μελέτη υγρών κρυστάλλων, δηλαδή, από την εικόνα που παρατηρείται από έναν ερευνητή σε ένα πολωτικό μικροσκόπιο διασταυρούμενων πολωτών, μπορεί κανείς να κρίνει τι είδους μεσόφαση, τι είδους υγρή κρυσταλλική φάση σχηματίζεται. Αυτή είναι η χαρακτηριστική εικόνα για τη νηματική φάση, τα μόρια της οποίας σχηματίζουν μόνο μια προσανατολιστική σειρά. Έτσι μοιάζει η σμεκτική φάση. Για να σας δώσω μια ιδέα για την κλίμακα όλων αυτών, δηλαδή είναι πολύ μεγαλύτερη από τη μοριακή κλίμακα: το πλάτος της εικόνας είναι εκατοντάδες μικρά, δηλαδή είναι μια μακροσκοπική εικόνα, πολύ μεγαλύτερη από το μήκος κύματος του ορατού φωτός. Και αναλύοντας τέτοιες εικόνες, μπορεί κανείς να κρίνει τι είδους δομή υπάρχει. Φυσικά, υπάρχουν πιο ακριβείς μέθοδοι για τον προσδιορισμό της δομής και ορισμένων δομικών χαρακτηριστικών αυτών των μεσοφάσεων - μέθοδοι όπως η ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ, διάφοροι τύποι φασματοσκοπίας - αυτό μας επιτρέπει να κατανοήσουμε πώς και γιατί τα μόρια συσκευάζονται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο .
Η χοληστερική μεσόφαση μοιάζει με αυτό - μια από τις τυπικές εικόνες.
Όταν η θερμοκρασία αλλάζει, παρατηρείται αλλαγή στη διάθλαση, οπότε αλλάζουν τα χρώματα, πλησιάζουμε τη μετάβαση - και παρατηρείται μετάβαση σε ισοτροπικό τήγμα, δηλαδή όλα έχουν σκοτεινιάσει, μια σκοτεινή εικόνα είναι ορατή στους διασταυρούμενους πολωτές.
Πολυμερή υγρών κρυστάλλων.
Τα πολυμερή υγρών κρυσταλλικών (LC) είναι ενώσεις υψηλής μοριακής απόδοσης ικανές να μετατραπούν σε κατάσταση LC υπό ορισμένες συνθήκες (θερμοκρασία, πίεση, συγκέντρωση στο διάλυμα). Η κατάσταση LC των πολυμερών είναι μια κατάσταση φάσης ισορροπίας, που καταλαμβάνει μια ενδιάμεση θέση μεταξύ της άμορφης και της κρυσταλλικής κατάστασης, επομένως συχνά ονομάζεται μεσόμορφη ή μεσόφαση (από το ελληνικό μέσο - ενδιάμεσο). Χαρακτηριστικά γνωρίσματα της μεσόφασης είναι η παρουσία προσανατολιστικής τάξης στη διάταξη των μακρομορίων (ή των θραυσμάτων τους) και η ανισοτροπία των φυσικών ιδιοτήτων απουσία εξωτερικών επιρροών. Είναι πολύ σημαντικό να τονιστεί ότι η φάση LC σχηματίζεται αυθόρμητα, ενώ η προσανατολιστική σειρά στο πολυμερές μπορεί εύκολα να προκληθεί με απλή τάνυση του δείγματος λόγω της υψηλής ανισοδιαμέτρου (ασυμμετρίας) των μακρομορίων.
Εάν τα πολυμερή περάσουν σε κατάσταση LC ή μεσόφαση ως αποτέλεσμα θερμικής δράσης (θέρμανση ή ψύξη), ονομάζονται θερμοτροπικά πολυμερή LC· εάν η φάση LC σχηματίζεται όταν τα πολυμερή διαλύονται σε ορισμένους διαλύτες, ονομάζονται λυοτροπικά πολυμερή LC.
Οι πρώτοι επιστήμονες που προέβλεψαν την πιθανότητα σχηματισμού μεσόφασης πολυμερών ήταν ο V.A. Kargin και P. Flory.
Διάλεξη 4/1
Θέμα. Φυσικές καταστάσεις πολυμερών. Κρυσταλλικά, άμορφα και υγρά κρυσταλλικά πολυμερή.
Διακρίνω αδρανές και φάσηκαταστάσεις πολυμερών.
Υπάρχουν πολυμερή σε δύο καταστάσεις συσσώρευσης: σκληράΚαι υγρόΗ τρίτη κατάσταση συσσωμάτωσης - αέρια - δεν υπάρχει για τα πολυμερή λόγω των πολύ υψηλών δυνάμεων διαμοριακής αλληλεπίδρασης που προκαλούνται από τα μεγάλα μεγέθη των μακρομορίων.
ΣΕ σκληράΣτην κατάσταση συσσώρευσής τους, τα πολυμερή χαρακτηρίζονται από υψηλή πυκνότητα συσσώρευσης μορίων, παρουσία συγκεκριμένου σχήματος και όγκου στα σώματα και την ικανότητα διατήρησης τους. Η στερεά κατάσταση επιτυγχάνεται εάν η ενέργεια της διαμοριακής αλληλεπίδρασης υπερβαίνει την ενέργεια της θερμικής κίνησης των μορίων.
ΣΕ υγρόστην κατάσταση συσσωμάτωσης, διατηρείται υψηλή πυκνότητα συσσώρευσης μακρομορίων. Χαρακτηρίζεται από έναν ορισμένο όγκο, ένα συγκεκριμένο σχήμα. Ωστόσο, σε αυτή την κατάσταση το πολυμερές έχει μικρή αντίσταση στη διατήρηση αυτού του σχήματος. Να γιατί
το πολυμερές παίρνει το σχήμα του δοχείου.
Υπάρχουν σε δύο καταστάσεις συσσώρευσης θερμοπλαστικός πολυμερή που μπορούν να λιώσουν. Αυτά περιλαμβάνουν πολλά γραμμικά και διακλαδισμένα πολυμερή - πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο, πολυαμίδια, πολυτετραφθοροαιθυλένιο κ.λπ.
Πλέγμα πολυμερή, καθώς και γραμμικά και διακλαδισμένα πολυμερή, τα οποία αποκτούν δομή δικτύου όταν θερμαίνονται, υπάρχουν μόνο σε Στερεάς κατάστασης.
Ανάλογα με τον βαθμό τάξης στη διάταξη των μακρομορίων, τα πολυμερή μπορούν να βρεθούν σε τρία καταστάσεις φάσης: κρυστάλλινος, υγρό κρύσταλλοΚαι άμορφος.
Κρυστάλλινοςη κατάσταση χαρακτηρίζεται μεγάλης εμβέλειας τάξη στη διάταξη των σωματιδίων , δηλ. της τάξης των εκατοντάδων και χιλιάδων φορές μεγαλύτερου από το μέγεθος των ίδιων των σωματιδίων.
Υγρό κρύσταλλοκατάσταση ενδιάμεση μεταξύ κρυσταλλικής και άμορφης.
Αμορφοςχαρακτηρίζεται η κατάσταση φάσης κλείσιμο παραγγελίας στη θέση σωματίδια δηλ. η σειρά που παρατηρείται σε αποστάσεις συγκρίσιμες με τα μεγέθη των σωματιδίων.
Κρυσταλλική κατάσταση πολυμερών
Η κρυσταλλική κατάσταση των πολυμερών χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι οι μονάδες των μακρομορίων σχηματίζουν δομές με τρισδιάστατη τάξη μεγάλης εμβέλειας. Το μέγεθος αυτών των δομών δεν υπερβαίνει τα πολλά μικρά. συνήθως λέγονται κρυσταλλίτες . Σε αντίθεση με τις ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους, τα πολυμερή δεν κρυσταλλώνονται ποτέ πλήρως· μαζί με τους κρυσταλλίτες, διατηρούνται σε αυτά άμορφες περιοχές (με διαταραγμένη δομή). Επομένως, ονομάζονται πολυμερή σε κρυσταλλική κατάσταση άμορφο-κρυσταλλικό ή μερικώς κρυσταλλικό. Το ογκομετρικό περιεχόμενο των κρυσταλλικών περιοχών σε ένα δείγμα ονομάζεται βαθμό κρυσταλλικότητας . Ποσοτικοποιείται με διάφορες ευαίσθητες στη δομή μεθόδους. Τα πιο συνηθισμένα από αυτά είναι: μέτρηση πυκνότητας, μέθοδος περίθλασης ακτίνων Χ, φασματοσκοπία IR, NMR. Για τα περισσότερα πολυμερή, ο βαθμός κρυσταλλικότητας κυμαίνεται από 20 έως 80%, ανάλογα με τη δομή των μακρομορίων και τις συνθήκες κρυστάλλωσης.
Προσδιορίζεται η μορφολογία των κρυσταλλιτών και το είδος της συσσώρευσής τους μέθοδος κρυστάλλωσης . Ετσι, κατά την αργή κρυστάλλωση από αραιά διαλύματασε διαλύτες χαμηλού μοριακού βάρους (συγκέντρωση ~ 0,01%), οι κρυσταλλίτες είναι απλές, κανονικές πλάκες ( ελάσματα ), τα οποία σχηματίζονται αναδιπλώνοντας το μακρομόριο «επάνω του» (Εικ. 1).
Εικ.1. Σχέδιο της δομής ενός ελασματοειδούς κρυστάλλου διπλωμένων μακρομορίων
svarka-πληροφορίες/com
Το πάχος των ελασμάτων είναι συνήθως 10-15 nm και καθορίζεται από το μήκος της πτυχής και το μήκος και το πλάτος τους μπορεί να ποικίλουν εντός ευρέων ορίων. Σε αυτή την περίπτωση, ο άξονας του μακρομορίου αποδεικνύεται κάθετος στο επίπεδο της πλάκας και σχηματίζονται βρόχοι στην επιφάνεια της πλάκας (Εικ. 2). Λόγω της παρουσίας περιοχών στις οποίες συλλέγονται βρόχοι αναδιπλούμενων μακρομορίων, δεν υπάρχει πλήρης κρυσταλλική σειρά. Ο βαθμός κρυσταλλικότητας ακόμη και για μεμονωμένους πολυμερείς μονοκρυστάλλους είναι πάντα μικρότερος από 100% (για το πολυαιθυλένιο, για παράδειγμα, 80-90%). Η μορφολογία των πολυμερών μονοκρυστάλλων αντανακλά τη συμμετρία των κρυσταλλικών τους πλεγμάτων και το πάχος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία κρυστάλλωσης και μπορεί να ποικίλλει αρκετές φορές.
Ρύζι. 2. Διπλώσεις μακρομορίων σε κρυσταλλίτες πολυαιθυλενίου svarka-πληροφορίες/com
Η εκφυλισμένη μορφή των ελασματοειδών κρυστάλλων είναι ινιδώδεις κρύσταλλοι (ινίδια), τα οποία χαρακτηρίζονται από μεγάλη αναλογία μήκους προς πάχος (Εικ. 3). Αναπτύσσονται υπό συνθήκες που ευνοούν την προνομιακή ανάπτυξη μιας από τις όψεις, για παράδειγμα, υψηλό ρυθμό εξάτμισης διαλύτη. Το πάχος των ινιδίων είναι συνήθως 10 -20 nm, και το μήκος φτάνει πολλά μικρά.
Ρύζι. 3. β - μικροϊνίδιο; γ - ινίδιο. Μοτίβο περίθλασης ηλεκτρονίων σάρωσης.. www. ntmdt. ru
Οι κρυσταλλικές πλάκες αντιπροσωπεύουν την απλούστερη μορφή κρυστάλλωσης από διάλυμα. Η αύξηση του ρυθμού κρυστάλλωσης ή η αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος οδηγεί στην εμφάνιση πιο περίπλοκων δομών: σπειροειδείς σχηματισμοί «διδύμων» (δύο πλάκες συνδεδεμένες κατά μήκος ενός κρυσταλλογραφικού επιπέδου), καθώς και διάφορες δενδριτικές μορφές, συμπεριλαμβανομένου ενός μεγάλος αριθμός πιάτων, ελικοειδή πεζούλια, «δίδυμα» και άλλα. Με περαιτέρω αύξηση της συγκέντρωσης, σφαιρίτες . Σφαιρουλίτες σχηματίζονται επίσης κατά την κρυστάλλωση πολυμερών από τήγματα. Αυτή είναι η πιο κοινή και κοινή μορφή κρυσταλλικών σχηματισμών σε πολυμερή.
ΣΕ σφαιρίτες τα ελάσματα αποκλίνουν ακτινικά από τα κοινά κέντρα (Εικ. 4). Μελέτες με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο δείχνουν ότι το ινίδιο των σφαιριλιτών αποτελείται από πολλά ελάσματα στοιβαγμένα το ένα πάνω στο άλλο και στριμμένα γύρω από την ακτίνα του σφαιρυλίτη. Παρατηρούνται σφαιρίτες με διάμετρο από αρκετά μικρά έως αρκετά εκ. Τρισδιάστατοι σφαιρίτες εμφανίζονται σε δείγματα μπλοκ και δισδιάστατοι επίπεδοι σε λεπτές μεμβράνες. Υποτίθεται ότι στους κρυσταλλίτες των δειγμάτων μπλοκ, μέρος του μακρομορίου έχει μια διπλωμένη διαμόρφωση και το άλλο μέρος περνά από κρυσταλλίτη σε κρυσταλλίτη, συνδέοντάς τα μεταξύ τους. Αυτές οι «διερχόμενες» αλυσίδες και οι περιοχές αναδίπλωσης αποτελούν το άμορφο τμήμα των σφαιριλιτών.
Ρύζι. 4. Σφαιρουλίτες δακτυλίου από σεβακικό πολυαιθυλένιο
Το ίδιο πολυμερές, ανάλογα με τις συνθήκες κρυστάλλωσης, μπορεί να σχηματιστεί σφαιρίτες διάφοροι τύποι ( ακτινωτός, δακτυλιοειδής ) (Εικ. 5). Σε χαμηλούς βαθμούς υπερψύξης, σχηματίζονται συνήθως δακτυλιοειδείς σφαιρίτες, ενώ σε υψηλούς βαθμούς σχηματίζονται ακτινωτοί σφαιρίτες. Για παράδειγμα, οι σφαιρυλίτες πολυπροπυλενίου έχουν διαφορετικές οπτικές ιδιότητες και ακόμη και διαφορετικά σημεία τήξης ανάλογα με την κρυσταλλική τροποποίηση στην οποία κρυσταλλώνεται το πολυμερές. Με τη σειρά τους, οι σφαιρίτες πολυπροπυλενίου με μονοκλινική κυψέλη μπορεί να είναι είτε θετικοί είτε αρνητικοί. Ένας σφαιρίτης ονομάζεται θετικός εάν η διπλή διάθλασή του είναι μεγαλύτερη από το μηδέν. Αν είναι μικρότερο από το μηδέν, τότε ο σφαιρίτης είναι αρνητικός.
Εικ.5. Τύποι σφαιριλιτών: α - ακτινωτοί, β - δακτύλιος.
Η κρυστάλλωση του τήγματος σε θερμοκρασία κοντά στο σημείο τήξης (υπερψύξη όχι μεγαλύτερη από 1˚C) συμβαίνει πολύ αργά και οδηγεί στο σχηματισμό των πιο τέλειων κρυσταλλικών δομών που κατασκευάζονται από ισιωμένες αλυσίδες. Ο μηχανισμός της κρυστάλλωσης με ισιωμένες αλυσίδες σπάνια πραγματοποιείται στην πράξη. Για να γίνει αυτό, ταυτόχρονα με την ψύξη του τήγματος, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν μεγάλες τάσεις.
Τα περισσότερα πολυμερή κρυσταλλώνονται με τη μορφή σφαιριλιτών. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, μόνο ομάδες ελασματοειδών κρυστάλλων βρίσκονται σε ένα πολυμερές μπλοκ. Βρέθηκαν επίσης δομικοί σχηματισμοί ενδιάμεσοι μεταξύ μονοκρυστάλλων και σφαιριλιτών. Συχνά αυτές οι δομές είναι πολύπλευρες και μεγάλες σε μέγεθος - έως και δεκάδες μικρά. Δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί εάν υπάρχει ένας ορισμένος αριθμός ενδιάμεσων δομών ή εάν διάφορες μορφολογικές μορφές μετασχηματίζονται συνεχώς η μία στην άλλη.
Άμορφη κατάσταση πολυμερών
ΑμορφοςΤα πολυμερή δεν έχουν κρυσταλλική δομή Αυτή η κατάσταση των πολυμερών χαρακτηρίζεται από:
· έλλειψη τρισδιάστατης τάξης μεγάλης εμβέλειας στη διάταξη των μακρομορίων,
· τάξη μικρής εμβέλειας στη διάταξη των μονάδων ή τμημάτων των μακρομορίων, τα οποία εξαφανίζονται γρήγορα καθώς απομακρύνονται το ένα από το άλλο.
Τα μόρια πολυμερών φαίνεται να σχηματίζουν «σμήνη», η διάρκεια ζωής των οποίων είναι πολύ μεγάλη λόγω του τεράστιου ιξώδους των πολυμερών και του μεγάλου μεγέθους των μορίων. Επομένως, σε ορισμένες περιπτώσεις τέτοια σμήνη παραμένουν πρακτικά αμετάβλητα. ΣΕ άμορφος είναι επίσης σε καλή κατάσταση διαλύματα πολυμερών Και ζελέ πολυμερούς .
Τα άμορφα πολυμερή είναι μονοφασικά και κατασκευάζονται από μόρια αλυσίδας που συλλέγονται σε συσκευασίες. Τα πακέτα είναι δομικά στοιχεία και μπορούν να κινούνται σε σχέση με γειτονικά στοιχεία. Μερικά άμορφα πολυμερή μπορούν να κατασκευαστούν από αιμοσφαίριοΤα σφαιρίδια αποτελούνται από ένα ή πολλά μακρομόρια τυλιγμένα σε σφαιρικά σωματίδια (Εικ. 6). Η δυνατότητα αναδίπλωσης μακρομορίων σε μια μπάλα καθορίζεται από την υψηλή ευελιξία τους και την κυριαρχία των δυνάμεων ενδομοριακής αλληλεπίδρασης έναντι των δυνάμεων διαμοριακής αλληλεπίδρασης.
Εικ.6. Η σφαιρική μορφή της αιμοσφαιρίνης που περιέχει τέσσερα μόρια του συμπλέγματος σιδήρου
www. κρούγκοσβετ. ru
Τα άμορφα πολυμερή, ανάλογα με τη θερμοκρασία, μπορούν να βρίσκονται σε τρεις καταστάσεις που διαφέρουν ως προς τη φύση της θερμικής κίνησης: γυάλινο, εξαιρετικά ελαστικόΚαι ιξώδης. Το στάδιο στο οποίο βρίσκεται το πολυμερές καθορίζεται από την αλλαγή στη δομή του και τις δυνάμεις πρόσφυσης μεταξύ των μακρομορίων των γραμμικών πολυμερών.
Στο χαμηλές θερμοκρασίες άμορφα πολυμερή βρίσκονται σε υαλώδηςκατάσταση. Τα μοριακά τμήματα δεν έχουν κινητικότητα και το πολυμερές συμπεριφέρεται σαν ένα συνηθισμένο στερεό σε άμορφη κατάσταση. Σε αυτή την κατάσταση το υλικό εύθραυστο . Η μετάβαση από μια κατάσταση υψηλής ελαστικότητας σε μια υαλώδη κατάσταση με φθίνουσα θερμοκρασία ονομάζεται γυάλινη μετάβαση , και η θερμοκρασία μιας τέτοιας μετάβασης είναι Θερμοκρασία μετατροπής γυαλιού .
Υψηλή ελαστικότηταεμφανίζεται μια κατάσταση που χαρακτηρίζεται από την ικανότητα ενός πολυμερούς να τεντώνεται και να συρρικνώνεται εύκολα σε αρκετά υψηλές θερμοκρασίες , όταν η ενέργεια της θερμικής κίνησης γίνεται αρκετή για να προκαλέσει κίνηση τμημάτων του μορίου, αλλά δεν είναι ακόμη επαρκής για να θέσει το μόριο ως σύνολο σε κίνηση. Σε μια εξαιρετικά ελαστική κατάσταση, τα πολυμερή, κάτω από σχετικά μικρές μηχανικές καταπονήσεις, έχουν πολύ μεγάλη ελαστική παραμόρφωση . Για παράδειγμα, τα λάστιχα μπορούν να τεντωθούν σχεδόν 10 φορές.
ΣΕ ιξώδηςκατάσταση, όχι μόνο τμήματα, αλλά και ολόκληρο το μακρομόριο μπορούν να κινηθούν. Τα πολυμερή αποκτούν την ικανότητα να ρέουν, αλλά, σε αντίθεση με τα συνηθισμένα υγρά, η ροή τους συνοδεύεται πάντα από την ανάπτυξη εξαιρετικά ελαστικής παραμόρφωσης. Το υλικό σε αυτή την κατάσταση, υπό την επίδραση μικρών δυνάμεων, εκτίθεται μη αναστρεψιμο πλαστική παραμόρφωση , το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τεχνολογική του επεξεργασία.
Με γραμμική δομή μακρομορίων, τα πολυμερή στην άμορφη κατάσταση είναι ελαστικά-ιξώδη σώματα και όταν σχηματίζεται μια ισχυρή χωρική δομή, είναι ιξωδοελαστικά σώματα.
Οποιαδήποτε εξωτερική επίδραση που επηρεάζει την κινητικότητα των σωματιδίων σε άμορφα σώματα (μεταβολές θερμοκρασίας, πίεσης) επηρεάζει τις φυσικές ιδιότητες (διηλεκτρικά χαρακτηριστικά του υλικού, διαπερατότητα αερίων).
Υγρή κρυσταλλική κατάσταση πολυμερών
Οι υγροί κρύσταλλοι είναι ασυνήθιστες ουσίες. Συνδυάζουν τις ιδιότητες που είναι εγγενείς σε υγρά και στερεά, όπως αντανακλάται στο όνομα. Από υγρά έπαιρναν τη ρευστότητα, δηλαδή την ικανότητα να παίρνουν το σχήμα του δοχείου στο οποίο χύνονται. Από στερεά κρυσταλλικά σώματα - ανισοτροπία ιδιότητες . Το τελευταίο εξηγείται από τη δομή των υγρών κρυστάλλων - τα μόρια σε αυτούς είναι διατεταγμένα όχι χαοτικά, αλλά με τάξη. Ωστόσο, όχι τόσο αυστηρό όσο στους συμπαγείς κρυστάλλους
Δεν περνούν όλες οι ενώσεις στην υγρή κρυσταλλική κατάσταση, αλλά μόνο εκείνες των οποίων τα μόρια έχουν σημαντική ανισομετρία (σχήμα ραβδιών ή δίσκων). Ανάλογα με τη συσκευασία των μορίων διακρίνονται τρεις τύποι δομώνυγροί κρύσταλλοι - σμηκτικός , νηματικός Και χοληστερικό .
Smectics,ίσως πιο κοντά στους συνηθισμένους κρυστάλλους. Τα μόρια σε αυτά είναι συσκευασμένα σε στρώματα και τα κέντρα μάζας τους είναι σταθερά (Εικ. 7). ΣΕ νηματικούςΑντίθετα, τα κέντρα μάζας των μορίων βρίσκονται χαοτικά, αλλά οι άξονες των μορίων τους, συνήθως σε σχήμα ράβδου, είναι παράλληλοι μεταξύ τους (Εικ. 8). Σε αυτή την περίπτωση λέγεται ότι χαρακτηρίζονται από προσανατολιστική σειρά.
Η πιο πολύπλοκη δομή του τρίτου τύπου υγρών κρυστάλλων είναι χοληστερικό.Για το σχηματισμό χοληστερικών απαιτούνται τα λεγόμενα χειρόμορφα μόρια, δηλαδή ασύμβατα με την κατοπτρική τους εικόνα.
Ρύζι. 7. Σχηματική αναπαράσταση υγρού κρυστάλλου στη σμηκτική φάση
http://dic. ακαδημαϊκός. ru/
https://pandia.ru/text/80/219/images/image009_79.jpg" alt="Εικ. 1. Η εικόνα δείχνει μια περιστροφή 180° του σκηνοθέτη στη χοληστερική φάση. Η αντίστοιχη απόσταση είναι ο μισός κύκλος, p /2." width="178" height="146">!}
Εικ.9. Σχηματική απεικόνιση χοληστερικού υγρού κρυστάλλου
dic. ακαδημαϊκός. ru
Άλλες λειτουργικές ομάδες μπορούν να εισαχθούν σε μια τέτοια αλυσίδα πολυμερούς, για παράδειγμα, φωτοχρωμική ομάδες ελεγχόμενες με φως, ή ηλεκτρενεργό ομάδες προσανατολισμένες υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου.
Οι ίδιοι οι υγροί κρύσταλλοι είναι παχύρρευστα υγρά μόνο μέσα σε ένα στενό εύρος θερμοκρασίας. Επομένως, έχουν τις ιδιαίτερες ιδιότητές τους μόνο σε αυτό το εύρος θερμοκρασίας. Τα υγρά-κρυσταλλικά πολυμερή, σε αντίθεση με τους υγρούς κρυστάλλους, διατηρούν τόσο τη δομή όσο και τις ιδιότητες της υγρής-κρυσταλλικής φάσης όταν ψύχονται. Δηλαδή, είναι δυνατό να στερεωθεί μια ευαίσθητη δομή υγρών κρυστάλλων σε ένα στερεό χωρίς να χαθούν, για παράδειγμα, οι μοναδικές οπτικές ιδιότητές του.
Οι χοληστερικοί αντιδρούν εύκολα στη θερμοκρασία. Μερικά αλλάζουν χρώμα πολύ γρήγορα με μια πολύ μικρή αλλαγή θερμοκρασίας - μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε για να δημιουργήσετε μοναδικά θερμική απεικόνιση , ή δείκτες θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, ακτινοβολώντας την επιφάνεια ενός τέτοιου υλικού με λέιζερ, μπορεί κανείς να μελετήσει την κατανομή της έντασης της δέσμης του. Οι επικαλύψεις από χοληστερικά πολυμερή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δοκιμή αεροσκαφών σε αεροδυναμική σήραγγα, καθώς η κατανομή της θερμοκρασίας θα υποδεικνύει ξεκάθαρα σε ποια σημεία υπάρχουν περισσότερες αναταράξεις και σε ποια στρωτή ροή αέρα γύρω από το αεροσκάφος.
Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα παραδείγματα χρήσης πολυμερών χοληστερικών είναι η παρασκευή φιλμ ελεγχόμενου φωτός . Εάν ένα μονομερές με μια φωτοχρωμική ομάδα εισαχθεί σε μια αλυσίδα πολυμερούς, το σχήμα της οποίας αλλάζει όταν εκτίθεται σε φως συγκεκριμένου μήκους κύματος, τότε το βήμα της έλικας στη δομή του χοληστερικού μπορεί να αλλάξει. Με άλλα λόγια, ακτινοβολώντας ένα υλικό με φως, μπορείτε να αλλάξετε το χρώμα του. Αυτή η ιδιότητα του προκύπτοντος υλικού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καταγραφή και αποθήκευση πληροφοριών χρώματος, στο ολογραφία Και τεχνολογία οθόνης .
Ωστόσο, η σπειροειδής κλίση μπορεί να αλλάξει όχι μόνο από τη δράση του φωτός και τις αλλαγές θερμοκρασίας (όπως στις θερμικές συσκευές απεικόνισης), αλλά και από την επίδραση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να εισαχθεί ηλεκτρενεργό ή μαγνητικά ενεργό ομάδες. Η έκθεση σε ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο οδηγεί στον προσανατολισμό των μορίων των υγρών κρυστάλλων και στην παραμόρφωση, και στη συνέχεια στο πλήρες ξετύλιγμα της χοληστερικής έλικας.
Η μελέτη των υγρών κρυσταλλικών πολυμερών, τα οποία είναι πολύ νεότερα από τους υγρούς κρυστάλλους χαμηλού μοριακού βάρους, θα αποκαλύψει πολλές ακόμη άγνωστες πτυχές της φυσικοχημικής συμπεριφοράς τους.
