4.2.2. Gjendje qelqi dhe shumë elastike të polimereve
Gjendja e qelqtë është një nga format e gjendjes së ngurtë të polimereve amorfë, e cila karakterizohet nga deformime të vogla elastike me vlera të larta të modulit elastik E≈2.2·10 3 -5·10 3 MPa. Këto deformime shoqërohen me një ndryshim të lehtë në distancat midis atomeve dhe këndeve të lidhjes së zinxhirit kryesor.
Gjendja shumë elastike karakterizohet nga deformime të mëdha të kthyeshme (deri në 600-800%) dhe vlera të ulëta të modulit të elasticitetit të polimerit (0,2-2 MPa). Shtrirja e polimerit gjatë deformimit shumë elastik shoqërohet me çlirimin e energjisë në formë nxehtësie, ndërsa tkurrja shoqërohet me shtypje. Moduli elastik i një polimeri të deformueshëm rritet me rritjen e temperaturës, ndërsa moduli elastik në gjendjen e qelqtë zvogëlohet. Deformimi shumë elastik vazhdon me kalimin e kohës, pasi shkaktohet nga lëvizja e segmenteve dhe, për rrjedhojë, është një proces molekular-kinetik relaksues.
Natyra e forcës elastike që lind gjatë deformimit të polimereve në gjendje të qelqtë dhe shumë elastike është konsideruar në Sec. 2.2.1. Në rastin e parë, ajo shoqërohet me një ndryshim në energjinë e brendshme, në të dytën - entropi. Mekanizmi molekular i elasticitetit të entropisë i lidhur me rivendosjen e madhësive më të mundshme të bobinave makromolekulare është konsideruar në detaje në Sec. 2.2.
Gjendja shumë elastike manifestohet më qartë në gomat e ndërlidhura, d.m.th. gome Për polimeret lineare, një deformim i pakthyeshëm mbivendoset mbi deformimin e kthyeshëm, d.m.th. rrjedhin. Gjendja shumë elastike mund të vërehet në polimere në intervale të ndryshme temperaturash - nga -100 në 200 °C. Aplikimi teknik i materialeve shumë elastike shoqërohet me vetitë e tyre thithëse të goditjeve dhe modulin e ulët të elasticitetit.
Kur ekspozohen ndaj një force periodike të jashtme me frekuencë të lartë, polimerët që janë në një gjendje shumë elastike mund të kalojnë në një gjendje deformimi të fortë elastik që nuk shoqërohet me një "ngrirje" të lëvizshmërisë së segmentit (Tabela 4.1). Ky lloj tranzicioni i qelqit në fushat e forcës në temperatura mbi temperaturën e tranzicionit strukturor të qelqit quhet tranzicion mekanik i qelqit. Natyra e këtij fenomeni u diskutua më herët në Sekt. 2.3.4.
Tranzicioni i qelqit i polimereve është një proces relaksimi. Ajo lidhet me relaksimin, d.m.th. segmente lëvizëse të makromolekulave që përmbajnë 5-20 atome të zinxhirit kryesor (në varësi të fleksibilitetit të tij). Ky proces ka karakter të theksuar bashkëpunues.
Gjatë tranzicionit të qelqit, ka një ndryshim të menjëhershëm të kapacitetit të nxehtësisë, koeficientit të temperaturës së zgjerimit të vëllimit dhe koeficientit të kompresueshmërisë termike, ndërsa vërehet vetëm një thyerje në kurbat e varësisë së vëllimit specifik, entalpisë dhe entropisë. Në Т Т с derivatet e dytë të funksionit Gibbs
ndryshim befas, që është një shenjë e një tranzicioni fazor të rendit të dytë. Përkundër kësaj, tranzicioni i qelqit nuk është një tranzicion fazor,
Tabela 4.1 Temperatura e tranzicionit të qelqit, faktori sterik (fleksibiliteti) σ dhe segmenti Kuhn i klasave të ndryshme të polimerëve
|
Segmenti Kuhn, nm | |||
|
Polimerë me zinxhir fleksibël: | |||
|
Polikloropren | |||
|
Polidpmetilsloksan | |||
|
Poliestër | |||
|
Cis-polyisonren (gome natyrale) | |||
|
Polibutadieni | |||
|
Poliamidet alifatike | |||
|
Polimetil metakrilat | |||
|
Dyshemeja dhe akrilik metil | |||
|
Akrilat polibutil | |||
|
Polivinil acetat | |||
|
Polistireni | |||
|
Polietileni | |||
|
Polipropileni | |||
|
Polyakrilonitrili | |||
|
PVC | |||
|
Polimerë me zinxhir të ngurtë: | |||
|
Poliarilat i acidit tereftalik dhe fenolftaleinës | |||
|
Poliamidi i acidit tereftalik dhe anilineftaleina | |||
|
Polimidi i oksidit fenil 3,3",4,4"-tetrakarboksifenil dhe dianhidridi fluoren aniline |
pasi çon në një gjendje metastabile jo ekuilibër të sistemit. Kjo konfirmohet nga një numër shenjash kinetike:
një rënie monotone dhe e pakufizuar e temperaturës së tranzicionit të qelqit me një ulje të shkallës së ftohjes dhe anasjelltas;
në drejtim të kundërt të ndryshimit të kapacitetit të nxehtësisë gjatë tranzicionit të qelqit dhe tranzicionit fazor të rendit të dytë (gjatë tranzicionit të qelqit, kapaciteti i nxehtësisë zvogëlohet).
Në mënyrë tipike, temperatura e tranzicionit të qelqit ndryshon me afërsisht 3 °C kur shkalla e ftohjes ndryshon me një faktor prej 10, dhe vetëm në disa raste mund të ndryshojë me 10-15 °C. Bartenev propozoi një formulë për llogaritjen e temperaturës së tranzicionit të qelqit me ritme të ndryshme të ndryshimit të temperaturës:
ku c, - konstante materiale; w është shkalla e ngrohjes në °C/s.
Teoritë e tranzicionit të qelqit. Lëvizshmëria e çdo njësie kinetike përcaktohet nga koha e relaksimit t, e cila, në përputhje me formulën (2.93), varet në mënyrë eksponenciale nga energjia e aktivizimit. Është treguar se me uljen e temperaturës, energjia e aktivizimit të zhvendosjes së segmentit rritet me shpejtësi, e cila shoqërohet me një ulje të vëllimit të lirë të polimerit dhe një rritje të sistemit të relaksimit bashkëpunues. Gjatë tranzicionit të qelqit, vëllimi i lirë arrin një vlerë minimale dhe lëvizja e segmenteve ndalon. Vëllimi i lirë i polimerit V s përcaktohet nga shprehja:
ku V është vëllimi i përgjithshëm, d.m.th. vëllimi real i trupit të polimerit; V 3 , - vëllimi i zënë, i barabartë me vëllimin e makromolekulave. Vëllimi i lirë shpërndahet mbi polimer në formën e mikroporeve, origjina e të cilave shoqërohet me heterogjenitetin e strukturës.
Ndryshimi në vëllimin e trupit gjatë ngrohjes karakterizohet nga koeficienti
zgjerime . Në T > T c, ndryshimi në vëllimin e polimerit përcaktohet kryesisht nga ndryshimi në vëllimin e lirë, koeficienti i zgjerimit për këtë rajon shënohet si 1. Në T< 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:
Në teorinë e Gibbs dhe DiMarzio, procesi i kalimit të qelqit të një polimeri konsiderohet nga pikëpamja e gjendjes termodinamike të sistemit, e cila përcaktohet nga numri i konformimeve të mundshme të makromolekulës. Supozohet se mënyrat e mundshme të orientimit të lidhjeve të zinxhirit mund të reduktohen në dy raste ekstreme, që korrespondojnë me energjitë e konformerëve të lartë ε 1 dhe ε 2 të ulët. Në lidhje me modelin izomerik rrotullues të zinxhirit, i pari mund t'i atribuohet izomerëve ±gauche, i dyti izomerëve trans. Në Т > Тс, polimeri karakterizohet nga një grup i madh konformues dhe një entropi konformacionale molare S K . Me uljen e temperaturës zvogëlohet intensiteti i lëvizjes termike të segmenteve, d.m.th. Fleksibiliteti i zinxhirit, prandaj, konformacionet që korrespondojnë me vlera të mëdha (ε 1) të energjisë së brendshme ngrihen, dhe S K zvogëlohet. Në një temperaturë të caktuar T = T 2, kalimi i trans-konformacioneve në "+" ose "-" gauche bëhet i pamundur, dhe lëvizja termike e segmenteve ndalon. Kjo do të thotë se ∆S K = 0 nëse zbatojmë formulën Boltzmann për të llogaritur entropinë konformacionale dhe supozojmë se probabiliteti termodinamik është i barabartë me numrin e konformimeve.
Meqenëse T2 është temperatura në të cilën entropia e tepërt e lëngut të superftohur (në këtë rast, një polimer amorf) bëhet zero në krahasim me kristalin, tranzicioni i qelqit në teorinë Gibbs-DiMarzio konsiderohet si një tranzicion fazor i rendit të dytë. Në të vërtetë, gjatë tranzicionit të qelqit, vërehen disa shenja formale të një tranzicioni të tillë - një kërcim në kapacitetin e nxehtësisë, një ndryshim i mprehtë në koeficientin e zgjerimit të vëllimit, etj. Përveç kësaj, u tregua se gjatë tranzicionit të qelqit, rishpërndarja e gauche dhe ndodhin izomere trans, siç u propozua sipas teorisë së Gibbs-Dee Marcio. Në praktikë, rezultoi se gjithmonë T c > T 2 . Prandaj, autorët e teorisë supozuan se T 2 = T c vetëm me shpejtësi pafundësisht të ulëta të ftohjes së polimerit, kur fenomenet e relaksimit në polimere minimizohen. Por edhe në këtë kusht, është e gabuar të identifikohet tranzicioni i qelqit me një tranzicion fazor të rendit të dytë, sepse tranzicioni i qelqit rregullon një gjendje metastabile, entropia e së cilës në çdo temperaturë është më e madhe se entropia e gjendjes kristalore. Kështu, duhet të konsiderohet se ekzistojnë dy kalime të pavarura në T 2 dhe T c, të cilat lidhen me njëra-tjetrën. Teoria termodinamike e tranzicionit të qelqit u zhvillua më tej në veprat e Adamit dhe Gibbs-it.
Teoria kinetike e tranzicionit të qelqit. Për polimeret polare me ndërveprime të forta ndërmolekulare, teoria e Zhurkovit, një nga teoritë e para të tranzicionit të qelqit, jep rezultate të mira. Sipas kësaj teorie, kalimi i qelqit i një polimeri, d.m.th. përfundimi i lëvizjes termike të segmenteve është për shkak të formimit të një rrjeti hapësinor të lidhjeve të dobëta kohezive ndërmolekulare - dipol, dhurues-pranues (përfshirë hidrogjenin).
Energjia e bashkëveprimit ndërmolekular varet pak nga temperatura, ndërsa energjia e lëvizjes termike të lidhjeve është proporcionale me kT. Me uljen e temperaturës, energjia e lëvizjes termike zvogëlohet dhe, kur ajo është e pamjaftueshme për të kapërcyer forcat e bashkëveprimit ndërmolekular, formohet një rrjet lidhjesh ndërmolekulare, d.m.th. vitrifikimi. Në të njëjtën kohë, për kalimin në gjendjen e qelqtë, mjafton të "ngrijë" lëvizshmëria e segmenteve Kuhn, ndërsa lëvizja e elementëve të tjerë strukturorë - lidhjet, zëvendësuesit anësor - ruhet.
Formimi i lidhjeve ndërmolekulare gjatë kalimit në gjendjen e qelqtë për një numër polimerësh polare - poliamide, alkool polivinil, xhelatinë - u vërtetua nga spektroskopia IR. Në përputhje me teorinë e Zhurkovit, me një rritje të polaritetit të polimerit dhe, rrjedhimisht, ngurtësisë së zinxhirit, vlera e temperaturës së tranzicionit të qelqit rritet (Fig. 4.7).
Bllokimi i grupeve polare të polimereve duke futur aditivë të vegjël të komponimeve me peshë të ulët molekulare çon në një ulje të ndërveprimit ndërmakromolekular dhe, në përputhje me rrethanat, në temperaturën e tranzicionit të qelqit. Të dhënat eksperimentale konfirmojnë këtë pozicion.
Bazuar në sa më sipër, është e qartë se temperatura e tranzicionit të qelqit do të varet kryesisht nga faktorët që përcaktojnë fleksibilitetin e zinxhirit dhe mundësinë e tranzicionit konformues. Fleksibiliteti i zinxhirit përcaktohet nga natyra e lidhjeve në zinxhirin kryesor, si dhe nga vëllimi dhe polariteti i zëvendësuesve në këtë zinxhir. Dihet, për shembull, se futja e lidhjeve eterike në zinxhir rrit fleksibilitetin e tij, ndërsa grupet amide e zvogëlojnë atë. Në përputhje me këtë, në rastin e parë, temperatura e tranzicionit të qelqit zvogëlohet, në të dytën rritet (shih Tabelën 4.1). Ndikimi i një zëvendësuesi më së shpeshti manifestohet si më poshtë:
të ashtuquajturit zëvendësues të padeformueshëm me shumicë rrisin temperaturën e tranzicionit të qelqit, për shembull, për polistirenin dhe polivinilnaftalinin është përkatësisht 100 °C dhe 211 °C;
grupet anësore fleksibël ulin temperaturën e tranzicionit të qelqit, për shembull, akrilat polimetil dhe akrilat polibutil kanë një temperaturë tranzicioni prej qelqi përkatësisht 2 °C dhe -40 °C;
një rritje në polaritetin e një zëvendësuesi çon në një ulje të fleksibilitetit të zinxhirit për shkak të kufizimit të lirisë së tij të rrotullimit dhe, si pasojë, në një rritje të temperaturës së tranzicionit të qelqit.
Siç u përmend më lart, në rangun e peshave të ulëta molekulare, kjo e fundit ndikon në temperaturën e kalimit të qelqit të polimerit. Kjo shpjegohet me një rritje të vëllimit të lirë të polimerit që përmban zinxhirë të shkurtër, pasi skajet e tyre parandalojnë paketimin e ngushtë të makromolekulave. Vëllimi i tepërt i lirë i një polimeri me peshë të ulët molekulare çon në faktin se tranzicionet konformuese të makromolekulave mund të kryhen në temperatura më të ulëta në krahasim me një polimer me peshë molekulare më të lartë.
Në rastin e polimerëve të ndërlidhur, ndodh fenomeni i kundërt - ndërlidhja "bashkon" makromolekulat, gjë që çon në një ulje të vëllimit të lirë dhe një rritje të temperaturës së kalimit të qelqit të një polimeri "të kryqëzuar" në krahasim me një lineare.
| " |
Kompania OLENTA shet një gamë të madhe materialesh polimerike. Ne kemi gjithmonë në dispozicion termoplastikë me cilësi të lartë, duke përfshirë polimere kristal të lëngët. Punonjësit që punojnë në OLENTA kanë një arsim të lartë të specializuar dhe njohin mirë veçoritë e prodhimit të polimerit. Tek ne mund të merrni gjithmonë këshilla dhe çdo ndihmë në lidhje me zgjedhjen e materialit dhe organizimin e procesit teknologjik.
Polimerët e kristalit të lëngshëm kanë ngurtësi dhe forcë shumë të lartë. Mos jepni blic gjatë hedhjes. Rekomandohet për derdhje precize. Ata kanë qëndrueshmëri të shkëlqyer dimensionale. Karakterizohet nga një kohë shumë e shkurtër ftohjeje. Ndryshojnë në qëndrueshmëri jashtëzakonisht të ulët të kryqëzimeve. Këtu do të gjeni kompaninë e polimereve me kristal të lëngët Toray. Materiali prodhohet në një fabrikë në Japoni.
Polimer me kristal të lëngshëm Toray
| Mbushje | markë | Përshkrim | Aplikacion |
| Mbushje xhami | Polimer me qëndrueshmëri të lartë, 35% i mbushur me xham | Mikroelektronika |
|
| gotë e shkurtër | Polimer me prurje të lartë, 35% e mbushur me xham | Mikroelektronika |
|
| Xham i shkurtër dhe minerale | Polimer me prurje super të lartë, 30% i mbushur me xham | Mikroelektronika |
|
| Polimer antistatik, mbushje 50%. | Mikroelektronika |
||
| Qelqi dhe minerale | Deformim i ulët, 50% i mbushur | Mikroelektronika |
|
| Mineralet | Deformim i ulët, plot 30%. | Mikroelektronika |
Karakteristikat e polimereve të kristalit të lëngshëm
Ndryshe nga komponimet tradicionale të polimerit, këto materiale kanë një numër karakteristikash dalluese. Polimeret e kristaleve të lëngëta janë komponime me molekulare të lartë që mund të ndryshojnë gjendjen e tyre nën ndikimin e kushteve të jashtme. Për shkak të lidhjes molekulare fleksibël, zinxhiri i makromolekulave është në gjendje të ndryshojë formën e tij në një gamë të gjerë dhe të formojë një strukturë kristalore të qëndrueshme dhe të fortë.
Këto polimere ruajnë vetitë e qëndrueshme të forcës deri në temperaturën e shkrirjes. Kanë rezistencë shumë të lartë kimike dhe veti dielektrike.
Polimerët e kristalit të lëngshëm përdoren gjerësisht në prodhimin e komponentëve elektronikë, enëve të gatimit rezistente ndaj mikrovalëve dhe instrumenteve mjekësore.
Rreth OLENTA
Kompania jonë ka një sërë përparësish:
- cmime te arsyeshme;
- profesionistë me përvojë të gjerë;
- respektimin e saktë të afateve dhe marrëveshjeve;
- një gamë e gjerë e plastikës inxhinierike;
- bashkëpunim me prodhuesit më të mëdhenj të polimereve.
OLENTA furnizon polimere me kristal të lëngshëm ekskluzivisht nga prodhues të besuar. Kjo jo vetëm që shërben si një garanci e cilësisë së patëmetë, por gjithashtu minimizon çdo rrezik që lidhet me ndërprerjet e furnizimit ose kryerjen e pahijshme të detyrimeve.
Ne po botojmë një transkript të një leksioni nga Aleksey Bobrovsky, studiues i lartë në Departamentin e Përbërjeve Makromolekulare, Fakulteti i Kimisë, Universiteti Shtetëror i Moskës, Profesor i Asociuar, Doktor i Kimisë, laureat i Çmimit Presidencial për Shkencëtarët e Rinj për 2009, mbajtur në dhjetor 2, 2010 në Muzeun Politeknik si pjesë e Polit.RU”.
Shiko gjithashtu:
Teksti i leksionit. Pjesa 1
Mirembrema! Do të doja të ndryshoja pak rregulloret: ligjërata përbëhet nga dy pjesë: së pari, kristalet e lëngëta, pastaj polimeret me kristal të lëngshëm, kështu që do të doja të sugjeroja të bëni disa pyetje pas pjesës së parë. Do të jetë më e lehtë.
Do të doja të them se detyra kryesore që i vendosa vetes kur përgatitem për këtë leksion nuk është t'ju ngarkoj me një bollëk informacioni për kristalet e lëngëta, për përdorimin e tyre, por të interesoj disi kristalet e lëngëta, për të dhënë disa fillestare. konceptet: çfarë janë dhe tregojnë se sa të bukura dhe interesante janë jo nga pikëpamja utilitare (ku mund të përdoren), por nga pikëpamja e shkencës dhe e artit (sa të bukura janë në vetvete). Plani i raportit tim.
Para së gjithash, unë do t'ju tregoj se kur dhe si u zbulua gjendja kristal i lëngët, cila është veçantia e kristaleve të lëngëta në krahasim me objektet e tjera, dhe në pjesën e dytë të raportit tim do të flas për polimeret kristal të lëngët dhe pse ato janë interesante dhe e shquar.
Të gjithë e dinë mirë se në shumicën e substancave molekulat formojnë një gjendje kristalore, molekulat formojnë një rrjetë kristalore tredimensionale të renditur në tre dimensione dhe kur nxehen në një temperaturë të caktuar, vërehet një kalim fazor nga një gjendje e renditur tredimensionale në një gjendje e lëngshme e çrregullt, dhe pas ngrohjes së mëtejshme - në një gjendje të gaztë. Doli se ka disa faza të ndërmjetme që kanë gjendjen e grumbullimit të një lëngu, por, megjithatë, kanë një rend: jo tredimensionale, por dydimensionale ose ndonjë rend tjetër të degjeneruar. Tani do të shpjegoj se çfarë është në rrezik.
Raporti i parë për një gjendje të pazakontë të materies - për gjendjen kristalore të lëngshme të materies, atëherë, megjithatë, ky term nuk ekzistonte - u zhvillua në 1888. Sipas disa burimeve të tjera, një gjendje kaq e pazakontë e substancës u regjistrua gjithashtu në vitin 1850, por përgjithësisht pranohet se në 1888 Friedrich Reinitzer, një shkencëtar austriak, studioi substancën benzoat kolesteroli - një derivat i kolesterolit - dhe zbuloi se kur nxehej në 145 °, faza kristalore (pluhur i bardhë) kalon në një lëng të çuditshëm të turbullt, dhe me ngrohje të mëtejshme në 179 °, vërehet një kalim në një lëng të zakonshëm transparent. Ai u përpoq ta pastronte këtë substancë, pasi nuk ishte i sigurt se kishte benzoat të pastër të kolesterolit, por megjithatë këto dy kalime fazore u riprodhuan. Ai i dërgoi një mostër të kësaj substance mikut të tij fizikanit Otto von Lehmann. Lehman ishte i angazhuar në studimin e kristaleve të zakonshme, duke përfshirë kristalet plastike, të cilat janë të buta në prekje, ato janë të ndryshme nga kristalet e zakonshme të forta. Metoda kryesore e studimit ishte mikroskopi optik polarizues - ky është një mikroskop në të cilin drita kalon përmes një polarizuesi, kalon nëpër një substancë dhe më pas përmes një analizuesi - përmes një shtrese të hollë të substancës. Kur vendoset midis një polarizuesi dhe një analizuesi të kristaleve të një substance të caktuar, mund të shihen tekstura - fotografi karakteristike për substanca të ndryshme kristalore - dhe kështu të studiohen vetitë optike të kristaleve. Kështu ndodhi që Otto von Lehmann u ndihmua të kuptonte se cili është shkaku i gjendjes së ndërmjetme, iluzioni. Otto von Lehmann ishte seriozisht i bindur se të gjitha vetitë e substancave kristalore, kristalet varen vetëm nga forma e molekulave, domethënë, nuk ka rëndësi se si ndodhen në këtë kristal, forma e molekulave është e rëndësishme. Dhe në rastin e kristaleve të lëngëta, ai doli të kishte të drejtë - forma e molekulave përcakton aftësinë për të formuar një fazë kristal të lëngët (kryesisht formën e molekulave). Këtu do të doja të flisja për fazat kryesore historike në studimin e kristaleve të lëngëta, më të rëndësishmet për mendimin tim.
Në 1888, Reinitzer shkroi se ka kristale, butësia e të cilëve është e tillë që ato mund të quhen të lëngshme, atëherë Lehman shkroi një artikull mbi kristalet e lëngshme, në fakt ai shpiku termin kristalet e lëngëta. Një episod i rëndësishëm historik: në vitet 20-30, fizikani sovjetik Frederiks studioi ndikimin e fushave të ndryshme magnetike dhe elektrike në vetitë optike të kristaleve të lëngëta dhe zbuloi një gjë të rëndësishme që orientimi i molekulave në kristalet e lëngëta ndryshon shumë lehtë. veprimi i fushave të jashtme, dhe këto fusha janë shumë të dobëta dhe ndryshimet janë shumë të shpejta. Që nga fundi i viteve '60, filloi një bum në studimin e sistemeve të kristaleve të lëngëta, fazat e kristalit të lëngshëm, dhe kjo shoqërohet me faktin se ata mësuan se si t'i përdorin ato. Fillimisht, për sistemet e shfaqjes së informacionit në orët dixhitale konvencionale elektronike, më pas në kalkulatorë dhe me ardhjen e teknologjisë kompjuterike, u bë e qartë se kristalet e lëngshme mund të përdoren në mënyrë aktive për të bërë ekrane. Natyrisht, një kërcim i tillë teknologjik stimuloi studimin e kristaleve të lëngëta nga pikëpamja e shkencës themelore, por unë do të doja të vëreja se çfarë hendek të madh kohor ka midis zbulimeve shkencore që lidhen me kristalet e lëngëta. Në fakt, njerëzit interesoheshin për to nga kurioziteti, nuk kishte asnjë interes utilitar, askush nuk dinte t'i përdorte dhe, për më tepër, në ato vite (20-30) teoria e relativitetit ishte shumë më interesante. Nga rruga, Fredericks është një popullarizues i teorisë së relativitetit në Bashkimin Sovjetik, më pas ai u shtyp dhe vdiq në kampe. Në fakt, kanë kaluar 80 vjet nga zbulimi i kristaleve të lëngëta, derisa ata mësuan se si t'i përdorin ato. Unë shpesh e citoj këtë shembull kur flas për specifikat e financimit të shkencës.
Unë do të doja të ndalem në llojet kryesore të fazës së kristalit të lëngshëm. Si është rregulluar mezofaza, përkatësisht faza e kristalit të lëngët.
Në mënyrë tipike, faza e kristalit të lëngshëm formohet nga molekula që kanë një formë shufre ose disku, domethënë, ato kanë një anizometri të formës, para së gjithash, shufra ose disqe. Mund të imagjinohet një eksperiment i mirë që është i lehtë për t'u vendosur: nëse në një kuti hidhni shkopinj në mënyrë të rastësishme dhe e tundni atë, atëherë si rezultat i kësaj lëkundjeje do të vini re se vetë shkopinjtë përshtaten paralelisht, dhe kështu nematika më e thjeshtë është rregulluar faza. Ekziston një rend orientues përgjatë një drejtimi, dhe qendra e masës së molekulave është e çrregullt. Ka faza shumë më komplekse, për shembull, të tipit smektik, kur qendra e masës është në plane, domethënë faza të tilla të shtresuara. Faza kolesterike është shumë interesante: rendi i saj lokal është i njëjtë me atë të fazës nematike, ka një rend orientues, por në një distancë prej qindra nanometrash formohet një strukturë spirale me një drejtim të caktuar kthese, dhe pamja e kësaj Faza është për faktin se molekulat janë kirale, domethënë është e nevojshme të kryhet kiraliteti molekular (do të shpjegoj se çfarë është më vonë) për të formuar një kthesë të tillë spirale. Kjo fazë ka të njëjtat veti interesante si faza nematike, dhe gjithashtu mund të gjejë një aplikim. Fazat për të cilat fola janë më të thjeshtat. Ekzistojnë të ashtuquajturat faza blu.
Unë do të ndalem pak në to kur të flas për polimeret, kjo lidhet pak me punën time. Këtu, këto rreshta tregojnë drejtimin e orientimit të molekulave, dhe elementi kryesor strukturor i fazave të tilla janë cilindra të tillë në të cilët orientimi i boshteve të gjata të molekulave ndryshon me zgjuarsi, domethënë në qendër të këtij cilindri, orientimi është përgjatë boshtit të cilindrit, dhe ndërsa ai largohet në periferi, vërehet një kthesë. Këto faza janë shumë interesante nga pikëpamja e strukturës, ato janë shumë të bukura në një mikroskop polarizues dhe është e rëndësishme të theksohet se në rastin e kristaleve të lëngëta me peshë molekulare të ulët këto faza ekzistojnë në disa të dhjetat e një shkalle, në rastin më të mirë. Intervali i temperaturës 2-3 °, dhe në rastin e polimereve arritën të rregullojnë këto struktura interesante, dhe unë do të flas për këtë më vonë. Pak kimi. Si duken strukturat e molekulave të kristalit të lëngshëm?
Zakonisht ekziston një fragment aromatik prej 2-3 unazash benzeni, ndonjëherë mund të jenë dy unaza aromatike të lidhura drejtpërdrejt, mund të ketë një fragment lidhës. Është e rëndësishme që ky fragment të jetë i zgjatur, domethënë gjatësia e tij të jetë më e madhe se gjerësia e tij dhe të jetë mjaft i ngurtë dhe të jetë i mundur rrotullimi rreth boshtit të gjatë, por gjatë këtij rrotullimi forma mbetet e zgjatur. Kjo është shumë e rëndësishme për formimin e fazës së kristalit të lëngët. Prania e bishtave fleksibël në molekulë është e rëndësishme - këto janë bishta të ndryshëm alkil, prania e zëvendësuesve të ndryshëm polare është e rëndësishme. Kjo është e rëndësishme për aplikime dhe krijon momente dipole dhe aftësi për të riorientuar në fusha të jashtme, domethënë kjo molekulë përbëhet nga dy pjesë kryesore: një fragment mezogjen me një lloj zëvendësuesi (polar ose jopolar) dhe një fleksibël. bisht që mund të përkulet. Pse është e nevojshme? Ai vepron si një plastifikues i brendshëm, sepse nëse merrni molekula të ngurta, ato do të kristalizohen - do të formojnë një kristal tredimensional pa asnjë mezofazë, pa faza kristal të lëngët dhe një bisht fleksibël shpesh ndihmon në formimin e një faze të ndërmjetme midis një kristali dhe një lëng i zakonshëm izotropik. Një lloj tjetër i molekulave janë molekulat në formë disku. Këtu është struktura e përgjithshme e disqeve të tilla, të cilat gjithashtu mund të formojnë mesafaza, por ato kanë një strukturë krejtësisht të ndryshme nga fazat e bazuara në molekula të zgjatura. Unë do të doja të tërhiqja vëmendjen tuaj se sa të bukur janë kristalet e lëngëta në një mikroskop polarizues.
Mikroskopi polarizues është metoda e parë për studimin e kristaleve të lëngëta, domethënë, tashmë nga fotografia që vëzhgon një studiues në një mikroskop polarizues të polarizuesve të kryqëzuar, mund të gjykohet se çfarë lloj mezofaze, çfarë lloj faze kristalesh të lëngshme formohet. Kjo është fotografia tipike për një fazë nematike, molekulat e së cilës formojnë vetëm një rend orientues. Kështu duket faza smektike. Kështu që ju mund të imagjinoni shkallën e gjithë kësaj, domethënë është shumë më e madhe se shkalla molekulare: gjerësia e figurës është qindra mikronë, domethënë është një pamje makroskopike, shumë më e madhe se gjatësia e valës së dritës së dukshme. . Dhe duke analizuar foto të tilla, mund të gjykohet se çfarë lloj strukture ka. Natyrisht, ekzistojnë metoda më të sakta për përcaktimin e strukturës dhe disa veçorive strukturore të këtyre mezofazave - metoda të tilla si analiza e difraksionit me rreze X, lloje të ndryshme të spektroskopisë - kjo na lejon të kuptojmë se si dhe pse molekulat janë të paketuara në një mënyrë ose në një tjetër.
Një lloj tjetër fotografie është një zgjidhje e përqendruar e fragmenteve të shkurtra të ADN-së (tretësirë ujore) - në Universitetin e Kolorados ata morën një pamje të tillë. Në përgjithësi, rëndësia dhe veçoritë e formimit të fazave kristalore të lëngëta në objektet biologjike është një temë për një diskutim të madh më vete, dhe unë nuk jam ekspert në këtë, por mund të them se shumë polimere të një natyre biologjike mund të japin një lëng. faza kristalore, por kjo është zakonisht një fazë kristalore e lëngshme liotropike, domethënë prania e një tretësi, siç është uji, është e rëndësishme në mënyrë që të formohet kjo fazë kristalore e lëngshme. Këto janë fotot që kam marrë.
Kështu duket mezofaza kolesterike - një nga fotot tipike. Do të doja të tregoja se sa bukur duken tranzicionet fazore: kur ndryshon temperatura, ne mund të vëzhgojmë tranzicionin fazor.
Kur ndryshon temperatura, vërehet një ndryshim në përthyerje, kështu që ngjyrat ndryshojnë, ne i afrohemi tranzicionit - dhe vërehet një kalim në një shkrirje izotropike, domethënë gjithçka errësohet, një pamje e errët është e dukshme në polarizuesit e kryqëzuar.
Në rastin tjetër, është pak më e ndërlikuar: në fillim duket një pamje e errët, por kjo natyrë na mashtron, thjesht molekulat janë të orientuara në mënyrë që të duken si një shkrirje izotropike, por ka pasur një fazë kristal të lëngët. . Këtu është kalimi në një fazë tjetër të kristalit të lëngshëm - pas ftohjes, ndryshime më të renditura në orientim. Ngjyra e kuqe shoqërohet me një strukturë spirale me një hap të caktuar spirale, dhe hapi i spirales ndryshon, spiralen e përdredhur, kështu që vërehet një ndryshim në ngjyra. Dallime të ndryshme janë të dukshme, domethënë, spiralja është e përdredhur, dhe tani në një moment do të vërehet kristalizimi i kësaj mostre, e gjithë kjo do të bëhet blu. Këtë e tregoj për faktin se një nga motivet e mia personale për t'u marrë p.sh. me kristalet e lëngëta është bukuria e tyre, i shikoj me kënaqësi përmes mikroskopit, kam lumturinë ta bëj këtë çdo ditë dhe interesi estetik mbështetet. nga interesi shkencor. Tani do të ketë kristalizim, gjithçka ndodh në kohë reale. Unë nuk kam asnjë zile dhe bilbil, është një enë sapuni e zakonshme e montuar në mikroskop, kështu që cilësia është e përshtatshme. Këtu rriten sferulitet e këtij kompleksi. Ky përbërës u sintetizua për ne nga kimistët në Republikën Çeke. (Ne gjithashtu sintetizojmë përbërjet LC vetë.) Pak duhet të thuhet se pse ato përdoren gjerësisht.
Secili prej nesh mban një sasi të vogël të kristaleve të lëngëta me vete, sepse të gjithë monitorët e telefonave celularë janë kristale të lëngëta, për të mos përmendur monitorët e kompjuterit, ekranet, monitorët e televizorit dhe konkurrencën serioze nga monitorët plazma dhe monitorët LED në përgjithësi - me sa di unë. (Unë nuk jam ekspert në këtë), jo. Kristalet e lëngëta janë të qëndrueshme, nuk kërkon shumë tension për të ndërruar figurën - kjo është shumë e rëndësishme. Një kombinim i rëndësishëm vërehet në kristalet e lëngëta, e ashtuquajtura anizotropia e vetive, domethënë vetitë e pabarabarta në drejtime të ndryshme në mjedis, viskoziteti i tyre i ulët, me fjalë të tjera, rrjedhshmëria, është e mundur të krijohet një lloj pajisje optike. që do të ndërronte, do të reagonte me një kohë kalimi karakteristike milisekonda apo edhe mikrosekonda - kjo është kur syri nuk e vëren shpejtësinë e këtij ndryshimi, kjo është arsyeja pse ekzistenca e LCD dhe ekraneve televizive është e mundur dhe ndjeshmëri shumë e lartë ndaj fushave të jashtme. Këto efekte u zbuluan edhe para Fredericksz-it, por të hulumtuara prej tij, dhe tranzicioni orientues, për të cilin do të flas tani, quhet tranzicioni Fredericksz. Si funksionon një numërues i thjeshtë i një ore elektronike dhe pse kristalet e lëngëta përdoren kaq gjerësisht?
Pajisja duket kështu: ka një shtresë kristal të lëngët; shkopinjtë përfaqësojnë drejtimin e orientimit në molekulën e kristalit të lëngshëm, sigurisht që nuk janë në shkallë, janë shumë më të vogla se pjesa tjetër e dizajnit, janë dy polarizues, ato kryqëzohen në mënyrë që nëse nuk do të kishte shtresë kristal të lëngët, drita nuk do të kalonte nëpër to. Ka nënshtresa qelqi mbi të cilat aplikohet një shtresë e hollë përcjellëse në mënyrë që të mund të aplikohet një fushë elektrike; ekziston gjithashtu një shtresë kaq e ndërlikuar që orienton molekulat e kristalit të lëngshëm në një mënyrë të caktuar, dhe orientimi është vendosur në atë mënyrë që në nënshtresën e sipërme molekulat janë të orientuara në një drejtim, dhe në substratin tjetër - në një pingul. d.m.th., organizohet një orientim rrotullues i molekulave të kristalit të lëngshëm, kështu që drita, kur bie mbi polarizuesin, polarizohet - hyn në mjedisin e kristalit të lëngshëm dhe rrafshi i polarizimit të tij rrotullohet duke ndjekur orientimin e kristalit të lëngshëm. molekulë - këto janë vetitë e molekulave të kristalit të lëngshëm. Dhe, në përputhje me rrethanat, për shkak të faktit se rrotullohet në polarizimin e rrafshët me 90 °, drita në një gjeometri të tillë kalon qetësisht, dhe nëse aplikohet një fushë elektrike, molekulat rreshtohen përgjatë fushës elektrike, dhe për këtë arsye drita e polarizuar nuk ndryshon polarizimin e tij dhe nuk mund të kalojë nëpër një polarizues tjetër. Kjo rezulton në një imazh të errët. Në realitet, përdoret një pasqyrë në një orë dore dhe mund të bëhen segmente që ju lejojnë të vizualizoni një lloj imazhi. Ky është qarku më i thjeshtë, natyrisht, monitorët me kristal të lëngshëm janë struktura shumë më komplekse, shumështresore, shtresat zakonisht janë shumë të holla - nga dhjetëra nanometra në mikronë - por parimi është në thelb i njëjtë, dhe ky tranzicion, kur orientimi i molekulat ndryshojnë përgjatë një fushe elektrike ose magnetike ( monitorët përdorin një fushë elektrike sepse është më e thjeshtë), quhet tranzicioni (efekti) Freedericksz dhe përdoret në mënyrë aktive në të gjitha pajisjet e tilla. Prototipi i parë është një ekran nematik në një numërues.
Dhe kjo është një foto që ilustron se sa e vogël një fushë elektrike duhet për të riorientuar një molekulë kristal të lëngët. Në fakt, kjo është një qelizë galvanike e përbërë nga dy patate si elektrolit, domethënë për një riorientim të tillë nevojitet një tension shumë i vogël në rajonin 1V, prandaj këto substanca kanë marrë një përdorim kaq të gjerë. Një aplikim tjetër, dhe ne po flasim për kristalet e lëngëta kolesterike, për të cilat do të flas më në detaje, është për faktin se ato janë në gjendje të ndryshojnë ngjyrën në varësi të temperaturës.
Kjo është për shkak të lartësisë së ndryshme të spirales, dhe është e mundur të vizualizohet, për shembull, shpërndarja e temperaturës. Unë kam përfunduar me kristale të lëngshme me peshë molekulare të ulët dhe jam gati të dëgjoj pyetjet tuaja mbi to përpara se të kaloj te kristalet e lëngëta polimer.
Diskutim leksioni. Pjesa 1
Tatyana Sukhanova, Instituti i Kimisë Biorganike: Përgjigjuni pyetjes së një amatori: në çfarë gamë ndryshon ngjyra e kristaleve të lëngëta dhe si varet kjo nga struktura e tyre?
Alexey Bobrovsky: E kemi fjalën për kristalet e lëngëta kolesterike. Këtu ngjyra ndryshon në varësi të lartësisë së spirales kolesterike. Ka kolesterol që reflektojnë në mënyrë selektive dritën në rajonin UV, respektivisht në rajonin e padukshëm, dhe ka kolesterol që reflektojnë në mënyrë selektive dritën për shkak të kësaj periodiciteti në rajonin infra të kuqe, d.m.th. flasim për mikronë, dhjetëra mikronë dhe në Rasti i fotografive me ngjyra, të cilat i tregova në mikroskopin optik polarizues, është më i vështirë atje, dhe ngjyra është për faktin se drita e polarizuar, rrafshi i polarizimit në një kristal të lëngshëm rrotullohet ndryshe, dhe kjo varet nga gjatësia e valës. Ekziston një gamë komplekse ngjyrash, dhe e gjithë diapazoni i dukshëm është i mbyllur, domethënë, ju mund të krijoni një larmi ngjyrash.
Boris Dolgin: Mund të më tregoni pak më shumë për jetën?
Alexey Bobrovsky: Për jetën? Bëhet fjalë për rolin e kristaleve të lëngëta në biologji?
Boris Dolgin: Po.
Alexey Bobrovsky: Fatkeqësisht, kjo nuk është fare tema ime. Do ta lidh librin në fund. Para së gjithash, kur ata flasin për lidhjen e kristaleve të lëngëta në biologji, ata flasin se si mund të përdoren në mjekësi - ka shumë opsione të ndryshme. Në membranat qelizore lipidike, gjendja kristalore e lëngët ndodh në temperatura të arsyeshme biologjike.
Boris Dolgin: Dhe ky nuk është një artefakt tërësisht, dhe ky është një studim shtesë.
Alexey Bobrovsky: Po. Më duket se roli i gjendjes së kristalit të lëngët ende nuk dihet vërtet, dhe ndonjëherë ka prova që ADN-ja në një qelizë mund të ekzistojë në një gjendje kristal të lëngët, por kjo është një temë për kërkime të ardhshme. Kjo nuk është fusha ime e studimit. Unë jam më i interesuar për polimeret sintetike me kristal të lëngshëm, për të cilët do të vazhdoj të flas.
Boris Dolgin: A janë polimerët LC plotësisht artificialë?
Alexey Bobrovsky: Po, në thelb gjithçka është artificiale. Ngjyrosja, për shembull, e disa brumbujve dhe fluturave është për shkak të kristaleve të tilla natyrale jo të lëngshme, por një gjendje kristalore të lëngshme të ngrirë për shkak të polimereve biologjike kitinoze. Kështu u shpërnda evolucioni, që ngjyrosja nuk është për shkak të pigmenteve, por për shkak të strukturës dinake të polimereve.
Mikhail Potanin Përgjigje: Kam një pyetje në lidhje me ndjeshmërinë magnetike të kristaleve të lëngëta. Sa të ndjeshme janë ato ndaj fushave magnetike të Tokës? A mund të bëjnë busulla?
Alexey Bobrovsky: Jo ju nuk mund. Fatkeqësisht, ndodhi. Çfarë e përcakton ndjeshmërinë e kristaleve të lëngëta? Ekziston koncepti i ndjeshmërisë dhe lejueshmërisë diamagnetike, dhe në rastin e një fushe elektrike, gjithçka është shumë më e përshtatshme dhe më e mirë, domethënë, mjafton të aplikoni me të vërtetë 1 V në një qelizë të tillë kristal të lëngët - dhe gjithçka do të riorientohet , dhe në rastin e një fushe magnetike, ne po flasim për teslas - forca të tilla të fushës janë pakrahasueshme më të larta se forca e fushës magnetike të Tokës,
Lev Moskovkin: Mund të kem një pyetje krejtësisht amatore. Leksioni është absolutisht simpatik, kënaqësia estetike është e madhe, por vetë prezantimi është më i vogël. Fotografitë që tregove i ngjajnë bërthamës - ato janë gjithashtu estetikisht aktive - dhe reagimit të Jabotinsky, megjithëse fotografitë tuaja nuk janë ciklike. Faleminderit.
Alexey Bobrovsky Përgjigje: Nuk jam gati t'i përgjigjem kësaj pyetjeje. Kjo duhet parë në literaturë. Në polimeret dhe kristalet e lëngëta ekziston një teori e "shkallëzimit" (shkallëzimit), domethënë vetëngjashmërisë. E kam të vështirë t'i përgjigjem kësaj pyetjeje, nuk jam kompetent në këtë temë.
Natalia: Tani ata po u japin çmimet Nobel shkencëtarëve rusë. Sipas jush, Fredericks, nëse do të kishte mbijetuar, mund ta kishte marrë këtë çmim? Në përgjithësi, a ka marrë çmimin Nobel ndonjë nga shkencëtarët që janë marrë me këtë temë?
Alexey Bobrovsky Përgjigje: Unë mendoj se, sigurisht, Fredericks do të ishte kandidati i parë. Ai vdiq në një kamp gjatë luftës. Nëse ai do të kishte jetuar deri në 1968-1970, atëherë ai do të ishte kandidati i parë për çmimin Nobel - kjo është mjaft e qartë. Ende një fizikan i madh, por nuk u shpërblye (po flasim për shkencëtarët tanë), - Tsvetkov - themeluesi i shkollës së fizikantëve në Shën Petersburg, për fat të keq, ajo u shpërbë në një shkallë ose në një tjetër. Çështja se kush e mori çmimin Nobel për kristalet e lëngëta nuk u shqyrtua apo u studiua në mënyrë specifike, por, për mendimin tim, vetëm Paul de Gennes mori çmimin Nobel për polimeret dhe kristalet e lëngëta.
Boris Dolgin: A ka ikur përgjithmonë moda për studimin e kristaleve të lëngëta?
Alexey Bobrovsky: Po, sigurisht, nuk ka asnjë zhurmë, sepse shumëçka tashmë është e qartë me mezofazën më të thjeshtë (faza e kristalit të lëngshëm nematik), dhe është e qartë se është më optimale për përdorim. Ka ende një interes për faza më komplekse, sepse mund të ketë disa avantazhe ndaj asaj të studiuar mirë, por numri i botimeve për gjendjen kristal të lëngët është në rënie.
Boris Dolgin: Domethënë, ju nuk shihni ndonjë kërcim cilësor në mirëkuptim, asnjë zonë ku do të kishte një mister global.
Alexey Bobrovsky: Mendoj se është më mirë të mos parashikosh, sepse gjithçka mund të ndodhë. Shkenca jo gjithmonë zhvillohet vazhdimisht. Ndonjëherë ka kërcime të çuditshme, ndaj nuk marr përsipër të bëj asnjë parashikim.
Konstantin Ivanovich: Do të doja të dija sa të sigurta janë për jetën e njeriut.
Alexey Bobrovsky Përgjigje: Njerëzit që prodhojnë LCD testohen për siguri. Nëse pini një litër kristal të lëngshëm, me siguri do të ndiheni keq, por duke qenë se përdoren miligramë, atëherë nuk ka rrezik serioz. Është shumë më e sigurt se e prishur, rrjedhja e merkurit nga një termometër. Është krejtësisht i pakrahasueshëm në dëm. Tani ka studime mbi përdorimin e kristaleve të lëngëta. Kam dëgjuar një raport ku kjo çështje po merret seriozisht, se tashmë ka shumë skrap dhe se si mund të rikuperohet, por çështjet mjedisore janë minimale. Ata janë të sigurt.
Boris Dolgin: Kishte një gjë shumë interesante në fund. Nëse imagjinoni një monitor LCD të përdorur dhe kështu me radhë. Çfarë do të ndodhë me të më pas, çfarë do të ndodhë? Si asgjësohet - ose nuk asgjësohet, ose disi dekompozohet, ose mbetet?
Alexey Bobrovsky: Mendoj se molekulat e kristalit të lëngshëm janë gjëja e parë që do të dekompozohet nën veprimin e ndikimeve të jashtme.
Boris Dolgin: Dmth nuk ka ndonjë specifikë të veçantë këtu?
Alexey Bobrovsky: Sigurisht që jo. Mendoj se problemet me riciklimin e plastikës dhe polimereve janë shumë më të ndërlikuara atje.
Oleg: Më tregoni, ju lutem, çfarë përcakton diapazonin e temperaturës së fazave të kristalit të lëngshëm? Siç e dini, të gjitha ekranet moderne funksionojnë në një gamë shumë të gjerë temperaturash. Si arritët ta arrini këtë dhe cilat veti dhe struktura e materies i përcaktojnë ato?
Alexey Bobrovsky: Pyetje e mrekullueshme. Në të vërtetë, komponimet e zakonshme, shumica e përbërjeve organike që sintetizohen individualisht, kanë temperatura të tilla si kam treguar, benzoati i kolesterolit shkrihet në 140°, pastaj zbërthimi izotropik 170°. Ekzistojnë substanca individuale që kanë një pikë të ulët shkrirjeje, afër temperaturës së dhomës dhe shndërrohen në një lëng izotropik të zakonshëm në rajonin prej 50°, por për të realizuar një gamë kaq të gjerë temperaturash, deri në temperatura nën zero, përzierjet duhej të të bëhet. Përbërjet konvencionale të përziera të substancave të ndryshme, kur përzihen, pika e tyre e shkrirjes zvogëlohet shumë. Një truk i tillë. Zakonisht këto janë seri homologe, ajo që përdoret në ekrane është një derivat bifenil, ku nuk ka X dhe një zëvendësues nitrili, dhe bishtat me gjatësi të ndryshme merren si bishta alkili dhe një përzierje prej 5-7 përbërësish bën të mundur uljen pika e shkrirjes nën 0 °, duke lënë temperaturën e ndriçimit, domethënë kalimin e kristalit të lëngshëm në fazën izotropike, mbi 60 °, - ky është një mashtrim i tillë.
Teksti i leksionit. Pjesa 2
Para së gjithash, do të doja të them se çfarë janë polimeret.
Polimeret janë komponime që përftohen me përsëritje të përsëritur, domethënë me lidhje kimike të njësive identike - në rastin më të thjeshtë, identike, si në rastin e polietilenit, këto janë njësi CH 2 të ndërlidhura në një zinxhir të vetëm. Natyrisht, ka molekula më komplekse, deri tek molekulat e ADN-së, struktura e të cilave nuk përsëritet, është e organizuar në një mënyrë shumë komplekse.
Llojet kryesore të topologjisë së polimerit: molekulat më të thjeshta janë molekulat e zinxhirit linear, ka polimere të degëzuara në formë krehër. Polimeret krehër kanë luajtur një rol të rëndësishëm në prodhimin e polimereve të kristalit të lëngshëm. Unazat e lidhura në formë ylli të polikataneve janë format molekulare më të ndryshme. Kur gjendja e kristalit të lëngët po studiohej me fuqi dhe kryesore, kur studioheshin kristalet e lëngëta, lindi një ide: a është e mundur të kombinohen vetitë unike optike të kristaleve të lëngëta me vetitë e mira mekanike të polimereve - aftësia për të formuar veshje; filma, disa produkte? Dhe ajo që erdhi në mendje në 1974 (ishte botimi i parë) - në fund të viteve '60 - në fillim të viteve '70, ata filluan të ofrojnë qasje të ndryshme për prodhimin e polimereve të kristalit të lëngshëm.
Një nga qasjet është të lidhni molekulat në formë shufre, në formë shkop, me një makromolekulë lineare, por doli që polimere të tillë nuk formojnë një fazë të lëngshme-kristalore, ato janë gota të zakonshme të brishta që, kur nxehen, fillojnë të dekompozohen dhe jep asgjë. Pastaj, paralelisht, në dy laboratorë (për këtë do të flas më në detaje më vonë), u propozua një qasje për bashkimin e molekulave të tilla në formë shufre në zinxhirin kryesor të polimerit përmes ndarësve fleksibël - ose shkëputjes, në rusisht. Dhe më pas rezulton si vijon: ekziston një autonomi e vogël midis zinxhirit kryesor të polimerit, ai shkon kryesisht në mënyrë të pavarur, dhe sjellja e molekulave në formë shufre, domethënë zinxhiri kryesor i polimerit nuk ndërhyn në formimin e një kristali të lëngshëm faza nga fragmente në formë shufre.
Kjo qasje doli të ishte shumë e frytshme, dhe paralelisht në dy laboratorë - në laboratorin e Nikolai Alfredovich Plate në Bashkimin Sovjetik dhe në laboratorin e Ringsdorf - një qasje e tillë u propozua në mënyrë të pavarur, dhe unë jam i lumtur që punoj tani në laboratori i Valery Petrovich Shibaev në Fakultetin e Kimisë të Universitetit Shtetëror të Moskës, domethënë, unë punoj në laboratorin ku u shpik e gjitha. Natyrisht, ka pasur mosmarrëveshje për prioritetet, por nuk ka rëndësi.
Llojet kryesore të polimereve të kristalit të lëngshëm. Unë nuk do të flas për zinxhirë të tillë kryesorë ose grupe shtylla kurrizore (ky është një lloj polimeri), do të flas kryesisht për polimere kristal të lëngët në formë krehër, në të cilat fragmentet në formë shufre janë të lidhura me zinxhirin kryesor përmes një shkëputjeje alifatike fleksibël. .
Një avantazh i rëndësishëm i qasjes për krijimin e polimereve të kristaleve të lëngëta për sa i përket sintezës dhe kombinimit të vetive të ndryshme është mundësia e përftimit të homopolimereve. Kjo do të thotë, merret një monomer që është i aftë të formojë një molekulë zinxhiri, për shembull, për shkak të lidhjes së dyfishtë të treguar skematikisht këtu, dhe mund të merrni një homopolimer, domethënë një polimer, molekulat e të cilit përbëhen nga të njëjtat fragmente në formë shufre. , ose mund të bëni kopolimerë duke kombinuar dy fragmente të ndryshme, - të dyja mund të formojnë një mezofazë, ose fragmentet jo-mesogjene mund të kombinohen me fragmente mezogjene, dhe rezulton se ne kemi aftësinë të detyrojmë kimikisht përbërësit heterogjenë të jenë në një. sistem polimer. Me fjalë të tjera, nëse do të përpiqeshin të përziejnë një monomer të tillë me një monomer të tillë pa lidhje kimike, do të jepnin dy faza të veçanta dhe duke i lidhur kimikisht i detyrojmë të jenë në të njëjtin sistem dhe pastaj do të tregoj sa mirë. eshte.
Një avantazh dhe ndryshim i rëndësishëm midis kristaleve të lëngshme polimer dhe kristaleve të lëngshme me molekulare të ulët është mundësia e formimit të një gjendje qelqi. Nëse shikoni shkallën e temperaturës, ne kemi një fazë izotropike në temperatura të larta, kur temperatura bie, formohet një fazë kristalore e lëngshme (në këto kushte, polimeri duket si një lëng shumë viskoz), dhe kur ftohet, një kalim në vërehet gjendja e qelqtë. Kjo temperaturë është zakonisht afër temperaturës së dhomës ose pak mbi temperaturën e dhomës, por kjo varet nga struktura kimike. Kështu, në ndryshim nga komponimet me molekulare të ulët, të cilat janë ose të lëngshme ose kalojnë në një gjendje kristalore, struktura ndryshon. Në rastin e polimereve, kjo strukturë është e ngrirë në një gjendje qelqi që mund të qëndrojë për dekada, dhe kjo është e rëndësishme nga pikëpamja e aplikimit, le të themi për regjistrimin e ruajtjes së informacionit, ne mund të ndryshojmë strukturën dhe orientimin e molekulë, fragmente të molekulës dhe i ngrini në temperaturën e dhomës. Ky është një ndryshim dhe avantazh i rëndësishëm i polimereve nga komponimet me peshë të ulët molekulare. Për çfarë tjetër janë të mira polimeret?
Kjo video demonstron një elastomer kristal të lëngët, domethënë, ndjehet si një brez elastik që tkurret kur nxehet dhe zgjerohet kur ftohet. Kjo punë është marrë nga interneti. Kjo nuk është puna ime, këtu është një imazh i përshpejtuar, domethënë, në realitet, për fat të keq, ky tranzicion vërehet për dhjetëra minuta. Pse po ndodh kjo? Çfarë është një elastomer kristal i lëngshëm, i cili ka një temperaturë mjaft të ulët të tranzicionit të qelqit, domethënë është në një gjendje elastike në temperaturën e dhomës, por makromolekulat janë të ndërlidhura dhe nëse sintetizojmë një film në fazën e kristalit të lëngshëm, atëherë zinxhiri i polimerit përsërit pak orientimin e grupeve mezogjenike, dhe nëse e ngrohim atë, atëherë grupet mezogjene kalojnë në një gjendje të çrregullt dhe, në përputhje me rrethanat, i transferojnë zinxhirët kryesorë të polimerit në një gjendje të çrregullt, dhe anizometria e mbështjelljeve makromolekulare ndryshon. Kjo çon në faktin se gjatë ngrohjes, gjatë kalimit nga mezofaza në fazën izotropike, vërehet një ndryshim në dimensionet gjeometrike të kampionit për shkak të një ndryshimi në formën e bobinave të polimerit. Në rastin e kristaleve të lëngshme me molekulare të ulët, kjo nuk mund të vërehet. Dy grupe në Gjermani, Finkelmann, Zentel dhe grupe të tjera po bënin shumë nga këto gjëra. E njëjta gjë mund të vërehet edhe nën ndikimin e dritës.
Ka shumë punime mbi polimerët fotokromikë që përmbajnë një fragment azobenzeni - dy unaza benzeni të lidhura me një lidhje të dyfishtë NN. Çfarë ndodh kur fragmente të tilla molekulare ekspozohen ndaj dritës? Vërehet i ashtuquajturi izomerizimi trans-cis dhe fragmenti në formë shufre, kur rrezatohet me dritë, shndërrohet në një formë cis të lakuar të pjerrët, një fragment i lakuar. Kjo gjithashtu çon në faktin se rendi në sistem bie ndjeshëm, dhe siç e pamë më parë gjatë ngrohjes, gjithashtu gjatë rrezatimit ka një ulje të dimensioneve gjeometrike, një ndryshim në formën e filmit, në këtë rast kemi vërejtur një ulje .
Lloje të ndryshme deformimesh të përkuljes mund të realizohen gjatë rrezatimit, d.m.th., një përkulje e tillë e filmit mund të realizohet kur rrezatohet me dritë UV. Kur ekspozohet ndaj dritës së dukshme, vërehet izomerizimi i kundërt i cis-trans dhe ky film zgjerohet. Të gjitha llojet e opsioneve janë të mundshme - kjo mund të varet nga polarizimi i dritës së rënies. Unë po flas për këtë sepse tani është një zonë mjaft e njohur e kërkimit në polimeret e kristalit të lëngshëm. Ata madje arrijnë të bëjnë disa pajisje bazuar në këtë, por deri më tani, për fat të keq, kohët e tranzicionit janë mjaft të gjata, domethënë shpejtësia është e ulët, dhe për këtë arsye është e pamundur të flitet për ndonjë përdorim specifik, por, megjithatë, këto janë muskuj të tillë të krijuar artificialisht, të cilët veprojnë, punojnë kur ndryshon temperatura ose kur ekspozohen ndaj dritës me gjatësi vale të ndryshme. Tani do të doja të flisja pak për punën time drejtpërdrejt.
Cili është qëllimi i punës sime, laboratorit tonë. Unë kam folur tashmë për avantazhin e kopolimerizimit, për mundësinë e kombinimit të fragmenteve krejtësisht të ndryshme në një material polimer, dhe detyra kryesore, qasja kryesore për krijimin e polimerëve të tillë të ndryshëm shumëfunksionalë të kristalit të lëngshëm, është kopolimerizimi i një sërë monomerësh funksionalë. mund të jenë mezogjene, d.m.th., përgjegjëse për formimin e fazave të kristalit të lëngshëm, kiral (për kiralitetin do të flas më vonë), fotokromike, domethënë janë në gjendje të ndryshojnë nën ndikimin e dritës, elektroaktive, të cilat mbajnë një dipol të madh. momenti dhe mund të riorientohen nën veprimin e fushës, janë të mundshme lloje të ndryshme grupesh funksionale që mund të ndërveprojnë, për shembull, me jonet metalike dhe variacione materiale. Dhe kjo është një makromolekulë e tillë hipotetike në formë krehër këtu, por në realitet marrim kopolimerë të dyfishtë ose tresh që përmbajnë kombinime të ndryshme të fragmenteve, dhe, në përputhje me rrethanat, ne mund të ndryshojmë vetitë optike dhe të tjera të këtyre materialeve me ndikime të ndryshme, për shembull, fushë e lehtë dhe elektrike. Një shembull i tillë është kombinimi i kiralitetit dhe fotokromizmit.
Unë kam folur tashmë për mezofazën kolesterike - fakti është se një strukturë molekulare spirale formohet me një hap të caktuar spirale, dhe sisteme të tilla kanë një reflektim selektiv të dritës për shkak të një periodiciteti të tillë. Ky është një vizatim skematik i një seksioni filmik: një hap i caktuar spirale, dhe fakti është se reflektimi selektiv lidhet në mënyrë lineare me hapin spirale - proporcional me hapin spirale, domethënë duke ndryshuar hapin spirale në një mënyrë ose në një tjetër, ne mund të ndryshojmë ngjyrën e filmit, gjatësinë e valës së reflektimit selektiv. Çfarë e shkakton një strukturë të tillë me një shkallë të caktuar kthese? Që të formohet një strukturë e tillë, është e nevojshme futja e fragmenteve kirale në fazën nematike.
Kiraliteti molekular është vetia e molekulave që të jenë të papajtueshme me imazhin e tyre në pasqyrë. Fragmenti më i thjeshtë kiral që kemi përpara janë dy pëllëmbët tona. Ato janë përafërsisht një pasqyrë e njëri-tjetrit dhe nuk janë të krahasueshme në asnjë mënyrë. Kiraliteti molekular fut në sistemin nematik aftësinë për të përdredhur, për të formuar një spirale. Duhet thënë se ende nuk ka një teori të kuptueshme, të shpjeguar mirë të përdredhjes spirale, por, megjithatë, ajo vërehet.
Ekziston një parametër i rëndësishëm, nuk do të ndalem në të, - kjo është forca gjarpëruese, dhe doli që forca rrotulluese - aftësia e fragmenteve kirale për të formuar një strukturë spirale - varet fuqimisht nga gjeometria e fragmenteve kirale.
Ne kemi marrë kopolimerë kiral-fotokromik që përmbajnë një fragment mezogjenik (të përshkruar nga një shufër blu) - është përgjegjës për formimin e një faze kristal të lëngët të tipit nematik. Janë marrë kopolimere me fragmente kiralo-fotokromike, të cilët, nga njëra anë, përmbajnë një molekulë (grup) kirale dhe, nga ana tjetër, një fragment që është i aftë për fotoizomerizim, domethënë të ndryshojë gjeometrinë nën veprimin e dritën, dhe duke rrezatuar molekula të tilla, ne nxitim trans-cis-izomerizimin, ne ndryshojmë strukturën e fragmentit fotokromik kiral dhe - si rezultat - aftësinë e tij për të nxitur efikasitetin e nxitjes së një spirale kolesterike, domethënë në këtë mënyrë ne mund, për shembull, të zbërthejë spiralen kolesterike nën veprimin e dritës, ne mund ta bëjmë atë në mënyrë të kthyeshme ose të pakthyeshme. Si duket eksperimenti, çfarë mund të zbatojmë?
Ne kemi një seksion të një filmi kolesterik të një polimeri kolesterik. Mund ta rrezatojmë duke përdorur një maskë dhe të nxisim lokalisht izomerizimin, gjatë izomerizimit ndryshon struktura e fragmenteve kirale, zvogëlohet aftësia e tyre përdredhëse dhe vërehet zbërthimi i spirales në nivel lokal, dhe duke qenë se vërehet zbërthimi i spirales, mund të ndryshojmë gjatësinë valore të reflektimit selektiv të ngjyra, pra filma me ngjyra.
Mostrat që janë marrë në laboratorin tonë janë mostra polimere të rrezatuara përmes maskës. Ne mund të regjistrojmë lloje të ndryshme imazhesh në kaseta të tilla. Kjo mund të jetë me interes të aplikuar, por unë do të doja të theksoja se theksi kryesor në punën tonë është studimi i ndikimit të strukturës së sistemeve të tilla në projektimin molekular, në sintezën e polimereve të tillë dhe në vetitë e sistemeve të tilla. . Përveç kësaj, ne kemi mësuar jo vetëm të kontrollojmë dritën, gjatësinë e valës së reflektimit selektiv, por edhe të kontrollojmë energjinë elektrike. Për shembull, ne mund të regjistrojmë një lloj imazhi me ngjyra, dhe më pas, duke aplikuar një fushë elektrike, ta ndryshojmë disi atë. Për shkak të shkathtësisë së materialeve të tilla. Tranzicione të tilla - shthurja-tjerrja e spirales - mund të jenë të kthyeshme.
Varet nga struktura specifike kimike. Për shembull, ne mund të bëjmë që gjatësia e valës së reflektimit selektiv (në fakt, ngjyra) të varet nga numri i cikleve të fshirjes së shkrimit, domethënë, kur rrezatohet me dritë ultravjollcë, ne hapim spiralen dhe filmi kthehet nga jeshile në të kuqe. , dhe më pas mund ta ngrohim në një temperaturë prej 60 ° dhe të nxisim rrotullimin e kundërt. Në këtë mënyrë mund të realizohen shumë cikle. Si përfundim, do të doja të kthehesha pak në aspektin estetik të kristaleve të lëngëta dhe polimereve të kristalit të lëngshëm.
Unë tregova dhe fola pak për fazën blu - një strukturë komplekse, shumë interesante, ato janë ende duke u studiuar, nanogrimcat futen atje dhe ata shikojnë se çfarë ndryshon atje, dhe në kristalet e lëngshme me peshë molekulare të ulët kjo fazë ekziston në disa fraksione të gradë (2 ° -3 °, por jo më shumë), ato janë shumë të paqëndrueshme. Mjafton të shtyni pak mostrën - dhe kjo strukturë e bukur, një shembull i saj është treguar këtu, shkatërrohet dhe në polimere në vitet 1994-1995, duke ngrohur filmat për një kohë të gjatë, duke djegur në temperatura të caktuara, arrita të shikoni tekstura kaq të bukura të fazave blu kolesterike, dhe ia dola pa asnjë mashtrim (pa përdorur azot të lëngshëm) thjesht ftohni këto filma dhe vëzhgoni këto tekstura. Kohët e fundit, kam gjetur këto mostra. Kanë kaluar tashmë 15 vjet - dhe këto tekstura kanë mbetur absolutisht të pandryshuara, domethënë, struktura dinake e fazave blu, si disa insekte të lashta në qelibar, ka mbetur e fiksuar për më shumë se 10 vjet.
Kjo, natyrisht, është e përshtatshme nga pikëpamja e kërkimit. Mund ta vendosim në një mikroskop të forcës atomike, të studiojmë pjesë të filmave të tillë - është i përshtatshëm dhe i bukur. Kjo është e gjitha për mua. Do të doja t'i referohesha literaturës.
Librin e parë të Anatoly Stepanovich Sonin, e lexova më shumë se 20 vjet më parë, në vitin 1980, botuar nga shtëpia botuese Centaur and Nature, më pas, kur isha ende nxënës shkolle, u interesova për kristalet e lëngëta dhe ndodhi që Anatoly Stepanovich Sonin ishte një recensues i tezës sime. Një botim më modern është një artikull i këshilltarit tim shkencor Valery Petrovich Shibaev "Kristalet e lëngëta në kiminë e jetës". Ekziston një sasi e madhe e literaturës në gjuhën angleze; Nëse keni interes dhe dëshirë, mund të gjeni shumë gjëra vetë. Për shembull, libri i Dirking "Tekstures të kristalit të lëngshëm". Kohët e fundit kam gjetur një libër që fokusohet në aplikimin e kristaleve të lëngëta në biomjekësi, kështu që nëse dikush është i interesuar në këtë aspekt të veçantë, atëherë unë e rekomandoj atë. Ekziston një e-mail për komunikim, do të jem gjithmonë i lumtur t'u përgjigjem pyetjeve tuaja dhe ndoshta të dërgoj disa artikuj nëse ka një interes të tillë. Faleminderit per vemendjen.
Diskutim leksioni. Pjesa 2
Alexey Bobrovsky: Ishte e nevojshme të tregohej një kimi specifike. Ky është lëshimi im. Jo, kjo është një sintezë organike me shumë faza. Merren disa substanca të thjeshta, në balona i ngjan kuzhinës kimike, molekulat gjatë reaksioneve të tilla kombinohen në substanca më komplekse, ato çlirohen pothuajse në çdo fazë, analizohen disi, pajtimi i strukturës që duam të marrim. përcaktohet me ato të dhëna spektrale që na japin instrumentet, në mënyrë që të jemi të sigurt se kjo është substanca që na nevojitet. Kjo është një sintezë sekuenciale mjaft komplekse. Natyrisht, polimeret e kristalit të lëngshëm janë sintezë edhe më intensive për t'u marrë. Duket sikur pluhurat portokalli janë bërë nga pluhura të ndryshëm të bardhë. Polimeri i kristalit të lëngët duket si një brez elastik, ose është një substancë e ngurtë e sinterizuar, por nëse e ngrohni, bëni një film të hollë (kur nxehet, kjo është e mundur), atëherë kjo substancë e pakuptueshme jep pamje të bukura në mikroskop.
Boris Dolgin: Kam një pyetje, ndoshta nga një sferë tjetër, në fakt, ndoshta fillimisht Leo, pastaj unë, për të mos u larguar nga pjesa aktuale.
Lev Moskovkin: Më magjepse vërtet me leksionin e sotëm, për mua ky është zbulimi i diçkaje të re. Pyetjet janë të thjeshta: sa e madhe është forca e muskujve? Për çfarë punon ai? Dhe nga injoranca, çfarë është tekstura, si ndryshon nga struktura? Pas leksionit tuaj, më duket se gjithçka që rregullohet në jetë, gjithçka për shkak të kristaleve të lëngëta, rregullohet gjithashtu shumë nga drita dhe një impuls i dobët. Faleminderit shumë.
Alexey Bobrovsky Përgjigje: Sigurisht, nuk mund të thuhet se gjithçka rregullohet nga kristale të lëngëta, sigurisht që nuk është. Ekzistojnë forma të ndryshme të vetëorganizimit të materies, dhe gjendja kristal e lëngët është vetëm një nga format e tilla të vetëorganizimit. Sa të fortë janë muskujt polimer? Nuk i di karakteristikat sasiore, krahasuar me pajisjet ekzistuese me bazë hekuri, përafërsisht, sigurisht që nuk janë aq të forta, por dua të them se jelekët antiplumb modern, për shembull, përmbajnë material Kivlar - një fibër që ka strukturë kristal të lëngët tip zinxhiri kryesor, polimer me grupe mezogjene në zinxhirin kryesor. Gjatë prodhimit të kësaj fije, makromolekulat tërhiqen përgjatë drejtimit të tërheqjes dhe sigurohet një forcë shumë e lartë, kjo bën të mundur krijimin e fibrave të forta për armaturën e trupit, aktivizuesit ose muskujt në zhvillim, por mund të jenë forca shumë të dobëta. arritur atje. Dallimi midis strukturës dhe strukturës. Tekstura është një koncept që përdoret nga njerëzit që merren me qilima, dizajn të gjërave, disa gjëra vizuale, dizajn artistik, domethënë para së gjithash është një pamje. Për fat të mirë, tekstura e kristaleve të lëngëta, pra fotografia karakteristike, ndihmon shumë në përcaktimin e strukturës së një kristali të lëngshëm, por këto janë në fakt koncepte të ndryshme.
Oleg Gromov, : Ju thatë se ka struktura kristalesh të lëngëta polimere që kanë efekt fotokromik dhe ndjeshmëri elektrike dhe magnetike. Pyetja është. Dihet gjithashtu në mineralogji se Chukhrov përshkroi formacione të lëngëta-kristaline të përbërjes inorganike në vitet '50, dhe dihet se ka polimere inorganike, përkatësisht, pyetja është: a ekzistojnë polimere inorganike të lëngshme-kristaline, dhe nëse po, a është ajo është e mundur që ata të kryejnë këto funksione dhe si zbatohen në këtë rast?
Alexey Bobrovsky: Përgjigjja është më tepër jo se po. Kimia organike, vetia e karbonit për të formuar një sërë përbërjesh të ndryshme, bëri të mundur realizimin e një dizajni kolosal të llojeve të ndryshme të kristaleve të lëngëta me molekulare të ulët, përbërjeve polimer, dhe, në përgjithësi, për këtë arsye mund të flasim për një lloj të diversitetit. Këto janë qindra mijëra substanca të polimereve me peshë të ulët molekulare, të cilat mund të japin një fazë kristalore të lëngët. Në rastin e polimereve inorganike, nuk e di, e vetmja gjë që më vjen ndërmend janë disa suspensione të oksidit të vanadiumit, të cilat gjithashtu duken si polimere, dhe strukturat e tyre zakonisht nuk janë të vendosura saktësisht dhe kjo është në fazën e kërkimit. Doli të ishte pak larg nga "rryma kryesore" shkencore, kur të gjithë po punojnë në hartimin e kristaleve të lëngshme organike të zakonshme, dhe me të vërtetë mund të ketë formime të fazave të kristalit të lëngshëm liotropik, kur faza nuk nxitet nga një ndryshim. në temperaturë, por kryesisht nga prania e një tretësi, domethënë, këto janë zakonisht nanokristale domosdoshmërisht në formë të zgjatur, të cilat për shkak të tretësit mund të formojnë një rend orientues. Oksidi i vanadiumit i përgatitur posaçërisht e jep këtë. Shembuj të tjerë, ndoshta, nuk i di. E di që ka disa shembuj të tillë, por të thuash që ky është një polimer nuk është plotësisht e saktë.
Oleg Gromov, Instituti i Biokimisë dhe Kimisë Analitike i Akademisë Ruse të Shkencave: Dhe si të merren parasysh atëherë formacionet e kristalit të lëngshëm të zbuluar nga Chukhrov dhe të tjerët në vitet '50?
Alexey Bobrovsky: Nuk e di, për fat të keq, kjo zonë është larg meje. Me sa di unë, më duket se është e pamundur të flasësh me siguri për gjendjen kristalore të lëngët, sepse fjala "lëng", të them të drejtën, nuk vlen për polimeret që janë në gjendje qelqi. Është e gabuar të thuhet se kjo është një fazë kristal i lëngët, është e saktë të thuhet "faza e kristalit të lëngshëm të ngrirë". Ndoshta një ngjashmëri, një rend i degjeneruar, kur nuk ka rend tre-dimensionale, por ka një rend dy-dimensional - ky është ndoshta një fenomen i përgjithshëm dhe nëse kërkoni, mund të gjeni shumë vende. Nëse dërgoni lidhje për vepra të tilla në emailin tim, do t'ju jem shumë mirënjohës.
Boris Dolgin: Është shumë mirë kur njeriu arrin të bëhet një platformë tjetër ku shkencëtarë të specialiteteve të ndryshme mund të mbajnë kontakte.
Alexey Bobrovsky: Është e mrekullueshme
Zëri nga salla: Një pyetje tjetër amatore. Ju thatë se polimerët e kristalit të lëngët fotokromikë kanë një reagim relativisht të ngadaltë ndaj një ndryshimi në mjedis. Sa është shpejtësia e tyre e përafërt?
Alexey Bobrovsky: Po flasim për një përgjigje brenda pak minutash. Në rastin e ekspozimit të fortë ndaj dritës ndaj filmave shumë të hollë, njerëzit arrijnë një përgjigje të dytë, por deri më tani kjo është e gjitha e ngadaltë. Ekziston një problem i tillë. Ka efekte që lidhen me diçka tjetër (nuk fola për këtë): ne kemi një film polimer, dhe në të ka fragmente fotokromike, dhe ne mund të veprojmë me dritë të polarizuar me intensitet të mjaftueshëm, dhe kjo dritë mund të shkaktojë difuzion rrotullues. , pra rrotullimi i këtyre molekulave pingul me rrafshin e polarizimit - ekziston një efekt i tillë, ai u zbulua shumë kohë më parë fillimisht, tani po hetohet gjithashtu, dhe këtë po e bëj edhe unë. Me një intensitet mjaft të lartë të dritës, efektet mund të vërehen brenda milisekondave, por zakonisht kjo nuk shoqërohet me një ndryshim në gjeometrinë e filmit, është brenda, para së gjithash, vetitë optike ndryshojnë.
Alexey Bobrovsky: Ka pasur një përpjekje për të krijuar material për regjistrimin e informacionit dhe ka pasur zhvillime të tilla, por, me sa di unë, materiale të tilla nuk mund të konkurrojnë me regjistrimin ekzistues magnetik, materiale të tjera inorganike, kështu që interesi disi ka rënë në këtë drejtim. por kjo nuk do të thotë se nuk do të riniset përsëri.
Boris Dolgin: Shfaqja e, të themi, kërkesave të reja për shkak të diçkaje.
Alexey Bobrovsky: Ana utilitare e gjërave nuk më intereson shumë.
Boris Dolgin: Pyetja ime lidhet pjesërisht me të, por jo se si mund ta përdorni, është pak utilitare organizative. Në fushën ku punoni në departamentin tuaj e kështu me radhë, ju, me sa kemi thënë, keni projekte të përbashkëta, porosi nga disa struktura biznesi etj. Si organizohet ndërveprimi në këtë fushë në përgjithësi: një shkencëtar-studiues, një fjalë relativisht, një shpikës/inxhinier ose një shpikës, dhe më pas një inxhinier, ndoshta subjekte të ndryshme, pastaj, thënë relativisht, një lloj sipërmarrësi që kupton se çfarë të bëjë me ndoshta, por nuk ka gjasa, një investitor që është i gatshëm t'i japë para një sipërmarrësi në mënyrë që ai të zbatojë këtë, siç thonë ata tani, projekt inovativ? Si është rregulluar ky zinxhir në mjedisin tuaj në atë masë sa keni rënë disi në kontakt me të?
Alexey Bobrovsky: Deri më tani nuk ka një zinxhir të tillë, dhe nëse do të ketë një të tillë nuk dihet. Në parim, forma ideale e financimit është mënyra se si financohet shkenca themelore konvencionale. Nëse marrim për bazë RFBR-në dhe gjithçka që është diskutuar shumë herë, sepse personalisht nuk do të doja të bëja diçka të tillë të aplikuar, një urdhër.
Boris Dolgin: Prandaj flas për tema të ndryshme dhe në asnjë rast nuk them që një shkencëtar duhet të jetë edhe inxhinier edhe sipërmarrës e kështu me radhë. Unë po flas vetëm për tema të ndryshme, për mënyrën se si mund të vendoset ndërveprimi, se si, ndoshta, ndërveprimi tashmë funksionon.
Alexey Bobrovsky Përgjigje: Kemi propozime të ndryshme nga jashtë, por këto janë kryesisht kompani nga Tajvani, Koreja, nga Azia, për lloje të ndryshme pune që lidhen me përdorimin e polimereve të kristalit të lëngshëm për aplikime të ndryshme të ekranit. Ne patëm një projekt të përbashkët me Philips, Merck dhe të tjerët, por kjo është në kuadër të një projekti të përbashkët - ne jemi duke bërë një pjesë të një pune kërkimore, dhe një prodhim ose prodhim i tillë intelektual në formën e mostrave të polimerit ose ka një vazhdim ose jo, por më së shpeshti përfundon me një shkëmbim mendimesh, një lloj zhvillimi shkencor, por kjo ende nuk ka arritur asnjë aplikim. Seriozisht, nuk mund të thuash.
Boris Dolgin: Jeni urdhëruar të bëni një lloj kërkimi, zhvillim të ndonjë versioni, ndonjë ideje.
Alexey Bobrovsky: Në përgjithësi, po, kjo ndodh, por nuk më pëlqen kjo formë e punës (ndjenja ime personale). Çfarëdo që më ka shkuar në mendje, e bëj sa më shumë dhe jo që dikush të thotë: “Bëje filan film me aq veti”. Unë nuk jam i interesuar.
Boris Dolgin: Imagjinoni një person që është i interesuar. Si mundet ai, ai që është i interesuar të përsosë idetë tuaja të përgjithshme shkencore që keni marrë nga interesi juaj altruist, në të vërtetë shkencor, si mund të ndërveprojë me ju në atë mënyrë që të ishte vërtet interesante për ju të dy? Çfarë është grafiku organizativ?
Alexey Bobrovsky: E kam të vështirë të përgjigjem.
Boris Dolgin: Seminare të përgjithshme? Çfarë mund të jetë? Nuk ka përpjekje të tilla - një lloj inxhinierësh? ..
Alexey Bobrovsky: Në kuadër të një projekti të përbashkët gjithçka mund të realizohet. Një lloj ndërveprimi është mjaft i mundshëm, por ndoshta nuk e kuptova plotësisht pyetjen, cili është problemi?
Boris Dolgin: Deri më tani, problemi është mungesa e ndërveprimit midis llojeve të ndryshme të strukturave. Kjo varet nga ju si shkencëtar, ose varet nga bërja e gjërave që mund të mos dëshironi t'i bëni. Ky është problemi.
Alexey Bobrovsky: Është një problem i nënfinancimit kolosal
Boris Dolgin: Imagjinoni që do të ketë fonde shtesë, por nevoja për zhvillim teknik nuk do të zhduket nga kjo. Si mund të kaloni nga ju te teknologjia në një mënyrë që ju kënaq?
Alexey Bobrovsky: Fakti është se shkenca moderne është mjaft e hapur, dhe atë që bëj, e botoj - dhe sa më shpejt, aq më mirë.
Boris Dolgin: Pra, jeni gati të ndani rezultatet, duke shpresuar që ata që kanë një shije mund të përfitojnë nga kjo?
Alexey Bobrovsky: Nëse dikush lexon artikullin tim dhe ka ndonjë ide, po, do të jem vetëm mirënjohës. Nëse nga ky botim do të dalin zhvillime specifike, do të ketë patenta, para, por për Zotin. Në këtë formë, do të isha i lumtur, por, për fat të keq, në realitet rezulton se gjithçka ekziston paralelisht, nuk ka një rrugëdalje të tillë. Historia e shkencës tregon se shpesh ka një vonesë në një aplikim specifik pas ndonjë zbulimi themelor - të madh apo të vogël.
Boris Dolgin: Ose pas ndonjë kërkese.
Alexey Bobrovsky: Ose keshtu.
Lev Moskovkin: Kam një pyetje paksa provokuese. Tema që ngriti Boris është shumë e rëndësishme. A ka ndikimin e një mode të caktuar këtu (kjo u dëgjua në një nga leksionet mbi sociologjinë)? Ju thatë që nuk është në modë të merresh tani me kristalet e lëngëta. Kjo nuk do të thotë që duke qenë se nuk po trajtohen, atëherë nuk nevojiten, ndoshta ky interes do të kthehet, dhe më e rëndësishmja ...
Boris Dolgin: Domethënë, Leo na kthen te çështja e mekanizmave të modës në shkencë si në një komunitet të caktuar shkencor.
Lev Moskovkin: Madje për këtë ka folur edhe Çajkovski, ku moda është jashtëzakonisht e fortë në të gjitha shkencat. Pyetja e dytë: Unë e di shumë mirë se si u zgjodhën autoritete në shkencë që ishin në gjendje të përgjithësonin. Materialet tuaja mund t'i publikoni sa të doni, unë personalisht nuk i has kurrë, për mua kjo është një shtresë e tërë që thjesht nuk e njihja. Të përgjithësojmë në atë mënyrë që të kuptojmë vlerën e kësaj për të kuptuar të njëjtën jetë, për të kuptuar se çfarë mund të bëjmë tjetër. Faleminderit.
Boris Dolgin: Nuk e kuptova pyetjen e dytë, por le të merremi me të parën tani për tani - për modën në shkencë. Cili është mekanizmi pse nuk është në modë tani, a ka ndonjë rrezik në të?
Alexey Bobrovsky: Nuk shoh asnjë rrezik. Është e qartë se çështjet që lidhen me financimin janë të rëndësishme, por, megjithatë, më duket se në shumë aspekte shkenca tani mbështetet në njerëz të veçantë që kanë interesa të veçanta personale, një interes për këtë apo atë problem. Është e qartë se kushtet diktojnë disa kufizime, megjithatë, veprimtaria e njerëzve të veçantë çon në faktin që një zonë e caktuar zhvillohet, ashtu siç zhvillohet gjithçka. Pavarësisht se flitet shumë për faktin se shkenca është bërë kolektive. Në të vërtetë, tani ka projekte të mëdha, ndonjëherë mjaft të suksesshme, por, megjithatë, roli i individit në historinë e shkencës është i madh edhe tani. Pëlqimet dhe interesat personale luajnë një rol thelbësor. Është e qartë se, si në rastin e kristaleve të lëngëta, ky zhvillim i elektronikës shërbeu si një shtysë e madhe për zhvillimin e kërkimit të kristaleve të lëngëta, kur ata kuptuan se kristalet e lëngëta mund të përdoren dhe të fitojnë para prej tyre, natyrisht, shumë paratë shkuan në kërkime. Është e qartë se një lidhje e tillë ...
Boris Dolgin: Reagime nga biznesi dhe shkenca.
Alexey Bobrovsky: ...kjo është një nga tiparet e shkencës moderne, kur një porosi vjen nga njerëz që fitojnë para dhe prodhojnë një produkt - dhe më pas financohet kërkimi, dhe, në përputhje me rrethanat, ka një zhvendosje në theksin nga ajo që është interesante në atë që është fitimprurës. Ka të mirat dhe të këqijat e veta, por kështu është. Në të vërtetë, tani interesi për kristalet e lëngëta është tharë gradualisht, sepse gjithçka që mund të nxirret tashmë është duke u prodhuar dhe diçka mbetet për t'u përmirësuar. Nuk e di, kurrë nuk kam menduar seriozisht për këtë, megjithatë, ka lloje të ndryshme aplikacionesh për ekran, në aplikime optoelektronike të kristaleve të lëngëta (njerëzit po punojnë për këtë), si sensorë, deri në faktin se po punohet në mundësia e përdorimit të kristaleve të lëngëta si sensor biologjik.molekula. Pra, në përgjithësi, unë mendoj se interesi thjesht nuk do të thahet, përveç kësaj, një valë e madhe kërkimesh lidhet me faktin se ata filluan të japin para për nano. Në parim, ekziston, përkundër faktit se është një modë kaq popullore - të vendosësh nanogrimca në kristale të lëngshme, numri i punimeve është i madh, por midis tyre ka vepra të mira interesante që lidhen me këtë temë, domethënë çfarë ndodh me nano-objektet kur hyjnë në një mjedis kristal të lëngët çfarë efektesh shfaqen. Unë mendoj se zhvillimi është i mundur në drejtim të marrjes së të gjitha llojeve të pajisjeve të ndryshme komplekse, që shoqërohet me shfaqjen e metamaterialeve që kanë veti optike shumë interesante - këto janë struktura të pazakonta që bëhen në mënyra të ndryshme në kombinim me kristale të lëngëta, optike të reja. efektet dhe aplikimet e reja janë të mundshme. Tani po shqyrtoj artikuj në revistën Liquid Crystals, dhe niveli i tyre po bie, dhe numri i artikujve të mirë po zvogëlohet, por kjo nuk do të thotë se gjithçka është e keqe dhe shkenca e kristaleve të lëngëta nuk do të vdesë, sepse kjo është një teme shume interesante. Rënia e interesit nuk më duket si katastrofë.
Boris Dolgin: Këtu kalojmë në heshtje tek pyetja e dytë që na bëri Leo. Nëse lind një lloj teorie thelbësisht e re në bazë të asaj ekzistuese, duke premtuar diçka plus për kristalet e lëngëta, me sa duket, interesi do të rritet menjëherë.
Alexey Bobrovsky: Është e mundur që kjo të ndodhë.
Boris Dolgin: Me sa kuptoj pyetjen, për këtë po flasim, ka tekste ndërshkencore që ndryshojnë gradualisht diçka në kuptim, ka tekste novatore që ndryshojnë rrënjësisht, por në të njëjtën kohë një lloj ndërlidhjeje midis specialistëve dhe specialistëve dhe shoqëria, ndoshta e përbërë nga të njëjtët shkencëtarë, por nga fusha të tjera, ka disa vepra përgjithësuese që na shpjegojnë se si t'i bashkojmë këto pjesë në një lloj tabloje të përgjithshme. Siç e kuptoj, Leo na tha për këtë, duke pyetur se si i zgjedh dhe kush i shkruan këto vepra përgjithësuese?
Alexey Bobrovsky: Ekziston një koncept i tillë - gazetaria shkencore, e cila nuk është shumë e zhvilluar tek ne, por ekziston në të gjithë botën dhe mund ta imagjinoj se sa mirë është zhvilluar atje dhe, megjithatë, ekziston edhe tek ne. Këtë e tregon edhe ligjërata aktuale publike.
Boris Dolgin: Nuk mund të thuhet se dikush e mbyll konkretisht fushën e punës.
Alexey Bobrovsky: Jo, askush nuk mbyll asgjë, përkundrazi, të gjithë shkencëtarët normalë përpiqen t'i tregojnë botës atë që kanë bërë: sa më shpejt dhe sa më të aksesueshëm në maksimum. Është e qartë se dikush mund të thotë mirë, dikush keq, por për këtë ka gazetarë shkencorë që mund të shërbejnë si transmetues informacioni nga shkencëtarët në shoqëri.
Boris Dolgin: Në kohët sovjetike, kishte letërsi shkencore popullore, dhe kishte ende një zhanër të veçantë - letërsi shkencore, pjesërisht koleksione të "Rrugëve drejt të panjohurës" në fillim të viteve '60, libra të serisë "Eureka", një nga postimet e para -Pionier i luftës ishte Daniil Danin i cili shkroi kryesisht për fizikën. Një pyetje tjetër është se ka ende shkencëtarë që shkruajnë disa vepra përgjithësuese, duke popullarizuar diçka për dikë, por vështirë se dikush zgjedh se kush do të shkruajë dhe kë të lexojë apo jo. Çajkovski i përmendur shkruan diçka, dikujt i pëlqen.
Alexey Bobrovsky: Problemi, mendoj, është si vijon. Fakti është se në vendin tonë tani ka në mënyrë katastrofike pak shkencëtarë normalë dhe gjendja e shkencës në vetvete nuk është askund më keq. Nëse flasim për kristalet e lëngëta dhe polimeret e kristalit të lëngshëm, atëherë këto janë laboratorë të vetëm që tashmë po vdesin. Është e qartë se në vitet '90 kishte një lloj kolapsi dhe makthi, por, në përgjithësi, mund të themi se nuk ka shkencë për kristalet e lëngëta në Rusi. Dua të them - komuniteti shkencor, më rezulton se komunikoj më shpesh me njerëz që punojnë jashtë vendit, lexojnë artikuj dhe të gjitha këto, por praktikisht nuk ka artikuj që vijnë nga ne. Problemi është se ne nuk kemi shkencë dhe jo se nuk ka vepra përgjithësuese në këtë shkencë. Është e mundur të përgjithësohet ajo që po ndodh në Perëndim - kjo është gjithashtu mirë, por nuk ka asnjë bazë, një lidhje të rëndësishme, nuk ka shkencëtarë.
Lev Moskovkin: Unë do të sqaroj, megjithëse në parim gjithçka është e saktë. Fakti është se ne sillemi gjithmonë rreth temës së leksionit të fundit. Konkurrenca në shkencë midis shkencëtarëve është aq e fortë sa jam i kënaqur kategorikisht që e pashë me sytë e mi dhe jam dakord që çdo shkencëtar përpiqet t'i tregojë botës arritjet e tij. Kjo është në dispozicion vetëm për dikë që është një autoritet i njohur, si Timofeev-Resovsky. Kjo është bërë në kohën sovjetike - dihet se si - dhe këtu ndikon efekti, një shembull që, ndoshta, do të shpjegojë shumë - efekti i një fletoreje jeshile që u botua në ferr e di se ku dhe askush nuk mund ta mbajë mend emrin. të kësaj konference të tepërt, sepse askush nuk Një revistë e akredituar nga VAK tani, një revistë akademike nuk do ta pranonte në parim një risi të tillë, por lindi një shkencë të re, u kthye në shkencë të gjenetikës, në kuptim të jetës, dhe kjo, në përgjithësi, tashmë dihet. Ishte në kohët sovjetike me mbështetje nga lart - Timofeev-Resovsky u mbështet në plenumin e Komitetit Qendror të CPSU nga konkursi i kolegëve, përndryshe ai do të ishte ngrënë.
Boris Dolgin: Situata kur shteti përfundoi një pjesë të rëndësishme të shkencës: pa mbështetjen e bazave të tjera të shtetit ishte e pamundur të shpëtohej.
Lev Moskovkin: Në gjenetikë, ka një ortek të dhënash që nuk ka kush t'i përgjithësojë, sepse askush nuk i beson askujt dhe askush nuk e njeh autoritetin e dikujt tjetër.
Boris Dolgin: Pse?! Kishim gjenetistë që dëgjonin gjenetistë të tjerë dhe diskutonin me kënaqësi.
Alexey Bobrovsky: Nuk e di si ndodh në gjenetikë, por në shkencën që bëj unë, situata është krejtësisht e kundërt. Njerëzit që marrin një rezultat të ri interesant menjëherë përpiqen ta publikojnë atë sa më shpejt të jetë e mundur.
Boris Dolgin: Të paktën nga interesat e konkurrencës - për të marrë një vend.
Alexey Bobrovsky: Po. Është e qartë se ata mund të mos shkruajnë disa detaje të metodave dhe kështu me radhë, por zakonisht, nëse shkruani një e-mail, pyesni se si e keni bërë atë atje, është thjesht shumë interesante, gjithçka është mjaft e hapur - dhe ...
Boris Dolgin: Sipas vëzhgimeve tuaja, shkenca po bëhet më e hapur.
Alexey Bobrovsky: Të paktën unë jetoj në epokën e shkencës së hapur, dhe kjo është mirë.
Boris Dolgin: Faleminderit. Kur biologët molekularë flisnin me ne, ata zakonisht u referoheshin bazave të gënjyera mjaft të hapura dhe kështu me radhë, të rekomanduara për t'u aplikuar.
Alexey Bobrovsky: Në fizikë, ekziston e njëjta gjë, ekziston një arkiv kur njerëzit mund të postojnë një version të papërpunuar (të diskutueshëm) të një artikulli edhe para se të kalojnë rishikimin, por këtu ka më shumë luftë për shpejtësinë e botimeve sesa prioritet më të shpejtë për ata. . Nuk shoh asnjë mbyllje. Eshte e qarte qe kjo nuk ka lidhje me ushtrine e mbyllur e te tjera, e kam fjalen per shkencen.
Boris Dolgin: Faleminderit. Më shumë pyetje?
Zëri nga salla: Nuk kam një pyetje, por një sugjerim, një ide. Më duket se kjo temë e fotografive të kristalizimit ka shumë potencial për tregime rreth shkencës për fëmijët dhe të rinjtë në shkolla. Ndoshta ka kuptim të krijohet një mësim elektronik, që zgjat 45 minuta, dhe të shpërndahet në shkollat e mesme? Tani ka tabela elektronike që shumë nuk i përdorin, janë urdhëruar që t'i kenë nëpër shkolla. Mendoj se do të ishte mirë t'ua tregoja fëmijëve këto fotografi për 45 minuta, dhe më pas, në fund, të shpjegoni se si është bërë gjithçka. Më duket se do të ishte interesante të propozohej një temë e tillë, të financohej disi.
Alexey Bobrovsky: Unë jam gati të ndihmoj, nëse ka ndonjë gjë. Jepni, shkruani atë që ju nevojitet.
Boris Dolgin: E mahnitshme. Kështu formohen përgjithësimet, kështu renditet. Mirë. Faleminderit shume. Ndonjë pyetje tjetër krijuese? Ndoshta dikujt i ka munguar, nuk e shohim, për mendimin tim, në thelb e kemi diskutuar.
Boris Dolgin Përgjigje: Ka shkencëtarë, nuk ka shkencë.
Boris Dolgin: Dmth a është kusht i domosdoshëm apo i domosdoshëm dhe i mjaftueshëm?
Alexey Bobrovsky: Po, dëmi është i pakthyeshëm, koha ka humbur, është mjaft e dukshme, dhe, natyrisht, tingëllon: "Si nuk ka shkencë në Rusi ?! Si ka ardhur? Kjo nuk mund të jetë, ka shkencë, ka shkencëtarë, ka artikuj.” Së pari, për nga niveli, lexoja revista shkencore çdo ditë. Shumë rrallë hasen artikuj nga autorë rusë, të prodhuar në Rusi, mbi kristale të lëngëta ose polimere. Kjo sepse ose asgjë nuk po ndodh, ose gjithçka po ndodh në një nivel kaq të ulët saqë njerëzit nuk janë në gjendje ta botojnë në një revistë normale shkencore, sigurisht që askush nuk i njeh. Kjo është një situatë absolutisht e tmerrshme.
Alexey Bobrovsky: Gjithnjë e më shumë.
Boris Dolgin: Domethënë, problemi nuk është te autorët, problemi është te shkenca.
Alexey Bobrovsky: Po, kjo është, sigurisht, nuk ka asnjë strukturë të përsosur, që funksionon mirë në Rusi, ose të paktën të punojë disi me emrin "Shkenca". Për fat të mirë, ka një hapje laboratorësh që punojnë pak a shumë në një nivel normal dhe janë të përfshirë në procesin e përgjithshëm shkencor të shkencës ndërkombëtare - ky është zhvillimi i aftësive të komunikimit nëpërmjet internetit, në mënyra të tjera, hapja e kufijve ju lejon. të mos ndihemi të ndarë nga procesi shkencor global, por brenda vendit ka që, natyrisht, të mos ketë para të mjaftueshme dhe nëse financimi rritet, kjo nuk ka gjasa të ndryshojë gjë, sepse paralelisht me rritjen e financimit, është e nevojshme që të ketë mundësi për të ekzaminuar ata persona që u jepen këto para. Mund të japësh para, dikush do t'i vjedhë, do t'i shpenzojë kushedi se çfarë, por situata nuk do të ndryshojë në asnjë mënyrë.
Boris Dolgin Përgjigje: Në mënyrë të rreptë, ne kemi një problem pule dhe vezë. Nga njëra anë, ne nuk do të krijojmë shkencë pa financim, nga ana tjetër, me financim, por pa komunitetin shkencor, i cili do të sigurojë një treg për ekspertizë, do të sigurojë reputacion normal, ne nuk do të mund t'i japim këto para në një mënyrë që do të ndihmojë shkencën.
Alexey Bobrovsky: Me fjalë të tjera, është e nevojshme të tërheqësh ekspertizë ndërkombëtare, vlerësime nga shkencëtarë të fortë, pavarësisht nga vendi i tyre i banimit. Natyrisht, është e nevojshme kalimi në anglisht për rastet e vërtetimit që lidhen me mbrojtjen e kandidatit, doktoraturës; të paktën abstraktet duhet të jenë në anglisht. Kjo është mjaft e qartë, dhe do të ketë një lëvizje në këtë drejtim, mbase do të ndryshojë disi për mirë, dhe kështu - nëse u jepni të gjithëve para ... natyrisht, shkencëtarë të fortë që do të marrin më shumë para - ata, natyrisht, do të funksionojë në mënyrë më efikase , por shumica e parave do të zhduken në askush nuk e di se ku. Ky është mendimi im.
Boris Dolgin: Më thuaj, të lutem, je një shkencëtar i ri, por tashmë je doktor shkencash dhe të rinjtë vijnë tek ju në një kuptim tjetër, studentë, shkencëtarë më të rinj. A ka nga ata që ju ndjekin?
Alexey Bobrovsky: Unë punoj në Universitet, dhe desha, herë dua, herë nuk dua, mbikëqyr lëndët, diplomën dhe punën pasuniversitare.
Boris Dolgin: A ka shkencëtarë të ardhshëm mes tyre?
Alexey Bobrovsky: Tashmë ka. Ka njerëz që punojnë me mjaft sukses që unë i kam mbikëqyrur, punë të diplomuar, p.sh., që janë postdoktorë ose drejtues grupesh shkencore, sigurisht që flasim vetëm për jashtë. Ata që kam udhëhequr dhe kanë mbetur në Rusi, nuk punojnë në shkencë, sepse duhet të ushqejnë familjet e tyre, të jetojnë normalisht.
Boris Dolgin A: Faleminderit, kjo është financa.
Alexey Bobrovsky: Natyrisht, financimi, pagat nuk qëndrojnë në kontroll.
Boris Dolgin: Është ende private...
Alexey Bobrovsky: Nuk ka asnjë sekret në këtë. Shkalla e një studiuesi të vjetër me minimumin e një kandidati në Universitet është pesëmbëdhjetë mijë rubla në muaj. Gjithçka tjetër varet nga aktiviteti i shkencëtarit: nëse ai është në gjendje të ketë grante, projekte ndërkombëtare, atëherë ai merr më shumë, por ai mund të llogarisë në pesëmbëdhjetë mijë rubla në muaj.
Boris Dolgin: Po për doktoraturën?
Alexey Bobrovsky: Nuk më kanë vendosur akoma, ende nuk e di saktësisht sa do të japin, plus katër mijë të tjera do të shtohen.
Boris Dolgin: Grantet e përmendura janë një gjë mjaft e rëndësishme. Vetëm sot kemi publikuar lajme të dërguara nga një studiuese interesante, por kur u shtrua çështja e financimit, ajo foli veçanërisht për rëndësinë e kësaj fushe dhe përsëri, për të mos përmendur botimet tona, ministri Fursenko thotë se mbikëqyrësit shkencorë duhet të grante për të financuar studentët e tyre të diplomuar dhe në këtë mënyrë t'i motivojnë ata financiarisht.
Alexey Bobrovsky: Jo, kështu ndodh zakonisht në një grup të mirë shkencor, nëse një person, si Valery Petrovich Shibaev, kreu i laboratorit në të cilin punoj, ka një emër të merituar në botën shkencore, ka një mundësi për grante , projekte. Më shpesh sesa jo, nuk e gjej veten në një shkallë "lakuriq" prej pesëmbëdhjetë mijë, ka gjithmonë disa projekte, por jo të gjithë munden, ky nuk është një rregull i përgjithshëm, prandaj të gjithë largohen.
Boris Dolgin: Domethënë, lideri duhet të ketë një autoritet mjaft të lartë ndërkombëtar dhe, për më tepër, të jetë në rrymë.
Alexey Bobrovsky Përgjigje: Po, shumicën e kohës. Mendoj se kam qenë me fat në shumë mënyra. Elementi i hyrjes në një grup të fortë shkencor funksionoi në mënyrë pozitive.
Boris Dolgin: Këtu shohim reagimet e shkencës së vjetër të mirë, se u ngrit ky grup shkencor më i fuqishëm, për shkak të të cilit ju mund të realizoni trajektoren tuaj. Po, është shumë interesante, faleminderit. Unë kërkoj fjalën e fundit.
Zëri nga salla: Nuk pretendoj të them fjalën e fundit. Dua të vërej se kjo që po flisni është absolutisht e kuptueshme dhe mos e merrni si sport. Dua të vërej se në leksionin e Alexei Savvateev u tha se nuk ka fare shkencë në Amerikë. Pikëpamja e tij është po aq bindëse e argumentuar sa edhe e juaja. Nga ana tjetër, në Rusi, shkenca u zhvillua veçanërisht me shpejtësi kur në shkencë nuk paguanin fare, por vodhën në mënyrë aktive, kishte një gjë të tillë.
Boris Dolgin: Po flasim për fundin e shekullit të 19-të - fillimin e shekullit të 20-të?
Boris Dolgin: Ne Gjermani?
Boris Dolgin: Dhe kur ai zhvilloi në mënyrë më aktive shkencore ...
Zëri nga salla: Në Rusi, jo e tij, por në përgjithësi në Rusi, shkenca u zhvillua në mënyrë më efektive kur ata nuk paguanin. Ekziston një fenomen i tillë. Mund të justifikoj, ky nuk është një këndvështrim, Boris, ky është një fakt. Gjithashtu dua t'ju them me shumë përgjegjësi - ky nuk është më një fakt, por një përfundim - se shpresat tuaja që ekspertiza ndërkombëtare dhe gjuha angleze do t'ju ndihmojnë janë të kota, sepse duke punuar në Duma, shoh konkurrencë të ashpër për pronësi dhe duke lobuar në Duma ligjet e njëanshme për të drejtën e autorit ndaj Amerikës. Të gjithë i atribuojnë një përqindje të madhe të pronësisë intelektuale, nuk u intereson aspak që armët tona të mos kopjohen aty, e bëjnë vetë.
Boris Dolgin: E shoh, problemi është...
Alexey Bobrovsky: Armët dhe shkenca janë gjëra paralele.
Zëri nga salla: Shembulli i fundit: fakti është se kur Zhenya Ananiev, ne studionim së bashku në fakultetin biologjik, zbuluam elementë të lëvizshëm në gjenomin e Drosophila, atëherë njohja erdhi vetëm pas botimit në revistën Kromozome, por autoriteti i Hisin depërtoi këtë botim, sepse rishikimi ishte si ky: "Në Rusinë tuaj të errët ata nuk dinë të replikojnë ADN-në." Faleminderit.
Boris Dolgin: Idetë për nivelin e kërkimit shkencor në një vend të caktuar në mungesë të një sistemi të ngurtë të qartë të rishikimit të artikujve, kur ata përdorin ide të përgjithshme, janë problem.
Alexey Bobrovsky: Sa i përket gjuhës angleze, gjithçka është shumë e thjeshtë - është një gjuhë shkencore ndërkombëtare. Çdo shkencëtar i angazhuar në shkencë, për shembull, në Gjermani, një gjerman boton pothuajse të gjitha artikujt e tij në anglisht. Meqë ra fjala, në Gjermani mbrohen shumë disertacione në anglisht, për shembull, nuk po flas për Danimarkën, Holandën, qoftë edhe sepse atje ka shumë të huaj. Shkenca është ndërkombëtare. Historikisht, gjuha e shkencës është anglishtja.
Boris Dolgin: Kështu ndodhi kohët e fundit, përpara se gjuha e shkencës të ishte gjermanishtja.
Alexey Bobrovsky: Relativisht kohët e fundit, por, megjithatë, tani është kështu, kështu që kalimi në anglisht ishte i dukshëm, të paktën në nivelin e abstrakteve dhe gjërave vërtetuese, në mënyrë që shkencëtarët normalë perëndimorë të mund t'i lexonin këto abstrakte, të jepnin reagime, të vlerësonin, në mënyrë që të Dilni nga këneta jonë, përndryshe, gjithçka do të zhytet plotësisht në askush nuk e di se ku dhe do të mbetet një fyerje e plotë. Ajo tashmë po ndodh në shumë mënyra tani, por ne duhet të përpiqemi disi të dalim nga kjo moçal.
Boris Dolgin: Hapni vrimat e ventilimit që të mos ketë erë.
Alexey Bobrovsky: Të paktën filloni të ventiloni.
Boris Dolgin: Mirë. Faleminderit. Kjo është një recetë optimiste. Në fakt, trajektorja juaj frymëzon optimizëm, pavarësisht nga pesimizmi.
Alexey Bobrovsky: Ne devijuam sërish nga fakti se ideja kryesore e leksionit është t'ju tregojë se sa të bukur dhe interesantë janë kristalet e lëngëta. Shpresoj që gjithçka që thashë do të shkaktojë interes. Tani mund të gjeni shumë informacione për kristalet e lëngëta, para së gjithash. Dhe së dyti, pavarësisht nga çdo kusht, shkencëtarët do të ekzistojnë gjithmonë, asgjë nuk mund ta ndalojë përparimin shkencor, kjo gjithashtu frymëzon optimizëm, dhe historia tregon se gjithmonë ka njerëz që e çojnë shkencën përpara, për të cilët shkenca është mbi të gjitha.
Në ciklet "Leksione publike" Polit.ru "dhe" Leksione publike "Polit.ua" ishin:
- Leonard Polishchuk. Pse kafshët e mëdha vdiqën në Pleistocenin e vonë? Përgjigja nga këndvështrimi i makroekologjisë
- Miroslav Marinovich. Edukimi shpirtëror i Gulagut
- Kirill Eskov. Evolucioni dhe autokataliza
- Mikhail Sokolov. Si menaxhohet produktiviteti shkencor. Përvoja e Britanisë së Madhe, Gjermanisë, Rusisë, SHBA-së dhe Francës
- Oleg Ustenko. Historia e një krize të papërfunduar
- Grigory Sapov. manifesti kapitalist. Jeta dhe fati i librit të L. von Mises "Aktiviteti njerëzor
- Alexander Irvanets. Kështu je ti o xha shkrimtar!
- Vladimir Katanaev. Qasje moderne për zhvillimin e barnave kundër kancerit
- Vakhtang Kipiani. Samizdat periodik në Ukrainë. 1965-1991
- Vitaly Naishul. Miratimi i kulturës nga kisha
- Nikolai Kaverin. Pandemitë e gripit në historinë njerëzore
- Alexander Filonenko. Teologjia në universitet: një rikthim?
- Aleksej Kondrashev. Biologjia evolucionare e njeriut dhe mbrojtja e shëndetit
- Sergei Gradirovsky. Sfidat moderne demografike
- Aleksandër Kislov. Klima e shkuar, e tashmja dhe e ardhmja
- Alexander Auzan, Alexander Paskhaver. Ekonomia: kufizime sociale ose rezerva sociale
- Konstantin Popadin. Dashuria dhe mutacionet e dëmshme apo pse një pallua ka një bisht të gjatë?
- Andrey Ostalsky. Sfidat dhe kërcënimet ndaj lirisë së fjalës në botën moderne
- Leonid Ponomarev. Sa energji i nevojitet një personi?
- George Niva. Përkthejeni errët: mënyrat e komunikimit midis kulturave
- Vladimir Gelman. Autoritarizmi Subnacional në Rusinë moderne
- Vyacheslav Likhachev. Frika dhe urrejtja në Ukrainë
- Evgeny Gontmakher. Modernizimi i Rusisë: pozicioni i INSOR
- Donald Boudreau. Politika antitrust në shërbim të interesave private
- Sergei Enikolopov. Psikologjia e dhunës
- Vladimir Kulik. Politika gjuhësore e Ukrainës: veprimet e autoriteteve, opinionet e qytetarëve
- Mikhail Blinkin. Transporti në një qytet të përshtatshëm për jetën
- Alexey Lidov, Gleb Ivakin. Hapësira e shenjtë e Kievit të lashtë
- Alexey Savvateev. Ku po shkon (dhe po na çon) ekonomia?
- Andrey Portnov. Historian. Qytetar. Shtetit. Përvoja e ndërtimit të kombit
- Pavel Plechov. Vullkanet dhe vullkanologjia
- Natalia Vysotskaya. Letërsia bashkëkohore amerikane në kontekstin e pluralizmit kulturor
- Diskutim me Alexander Auzan. Çfarë është modernizimi në Rusisht
- Andrey Portnov. Ushtrime me histori në gjuhën ukrainase: rezultatet dhe perspektivat
- Alexey Lidov. Ikona dhe ikonë në hapësirën e shenjtë
- Efim Raçevski. Shkolla si një ashensor social
- Alexandra Gnatyuk. Arkitektët e të kuptuarit polako-ukrainas të periudhës ndërluftëtare (1918-1939)
- Vladimir Zakharov. Valë ekstreme në natyrë dhe në laborator
- Sergej Neklyudov. Letërsia si traditë
- Yakov Gilinsky. Përtej ndalimit: Këndvështrimi i një kriminologu
- Daniel Alexandrov. Shtresat e mesme në shoqëritë në tranzicion post-sovjetik
- Tatyana Nefedova, Alexander Nikulin. Rusia rurale: Kompresimi hapësinor dhe polarizimi social
- Alexander Zinchenko. Butonat nga Kharkovi. Gjithçka që nuk mbajmë mend për Katyn ukrainase
- Aleksandër Markov. Rrënjët evolucionare të së mirës dhe së keqes: bakteret, milingonat, njeriu
- Mikhail Favorov. Vaksinat, vaksinimi dhe roli i tyre në shëndetin publik
- Vasily Zagnitko. Aktiviteti vullkanik dhe tektonik i Tokës: shkaqet, pasojat, perspektivat
- Konstantin Sonin. Ekonomia e krizës financiare. Dy vjet më vonë
- Konstantin Sigov. Kush po kërkon të vërtetën? “Fjalori europian i filozofive”?
- Mykola Ryabchuk. Transformimi postkomunist ukrainas
- Mikhail Gelfand. Bioinformatika: biologjia molekulare midis epruvetës dhe kompjuterit
- Konstantin Severinov. Trashëgimia në baktere: nga Lamarck në Darvin dhe mbrapa
- Mikhail Chernysh, Elena Danilova. Njerëzit në Shangai dhe Shën Petersburg: një epokë ndryshimesh të mëdha
- Maria Yudkevich. Aty ku linda, më erdhi mirë atje: politika e personelit të universiteteve
- Nikolai Andreev. Studimet matematikore - një formë e re e traditës
- Dmitry Buck. Letërsia "Moderne" Ruse: Ndryshimi i Kanunit
- Sergei Popov. Hipotezat në astrofizikë: pse materia e errët është më e mirë se UFO-t?
- Vadim Skuratovsky. Mjedisi letrar i Kievit i viteve 60 - 70 të shekullit të kaluar
- Vladimir Dvorkin. Armët Strategjike të Rusisë dhe Amerikës: Problemet e Reduktimit
- Alexey Lidov. Miti bizantin dhe identiteti europian
- Natalya Yakovenko. Koncepti i një teksti të ri shkollor të historisë së Ukrainës
- Andrey Lankov. Modernizimi në Azinë Lindore, 1945-2010
- Sergej Sluch. Pse Stalinit i duhej një pakt mossulmimi me Hitlerin
- Guzel Ulumbekova. Mësime nga reformat ruse të kujdesit shëndetësor
- Andrey Ryabov. Rezultatet e ndërmjetme dhe disa tipare të transformimeve post-sovjetike
- Vladimir Chetvernin. Teoria moderne juridike e libertarianizmit
- Nikolai Dronin. Ndryshimi global i klimës dhe Protokolli i Kiotos: rezultatet e dekadës
- Yuri Pivovarov. Rrënjët historike të kulturës politike ruse
- Yuri Pivovarov. Evolucioni i kulturës politike ruse
- Pavel Pechenkin. Kinemaja dokumentare si një teknologji humanitare
- Vadim Radaev. Revolucioni në tregti: ndikimi në jetë dhe konsum
- Alec Epstein. Pse nuk dhemb dhimbja e dikujt tjetër? Kujtesa dhe harresa në Izrael dhe në Rusi
- Tatiana Chernigovskaya. Si mendojmë? Shumëgjuhësia dhe Kibernetika e Trurit
- Sergej Aleksashenko. Viti i krizës: çfarë ndodhi? çfarë është bërë? cfare te presesh?
- Vladimir Pastukhov. Forca e zmbrapsjes së ndërsjellë: Rusia dhe Ukraina - dy versione të të njëjtit transformim
- Aleksandër Yuriev. Psikologjia e kapitalit njerëzor në Rusi
- Andrey Zorin. Arsimi i shkencave humane në tre sisteme arsimore kombëtare
- Vladimir Plungyan. Pse Linguistika Moderne duhet të jetë një Gjuhësi Korpus
- Nikita Petrov. Natyra kriminale e regjimit stalinist: baza ligjore
- Andrey Zubov. Rrugët e Evropës Lindore dhe Post-Sovjetike drejt një kthimi në shtetësinë pluraliste
- Viktor Vakhshtein. Fundi i Sociologjizmit: Perspektiva mbi Sociologjinë e Shkencës
- Evgeny Onishchenko. Mbështetja konkurruese e shkencës: si ndodh në Rusi
- Nikolai Petrov. Mekanika politike ruse dhe kriza
- Aleksandër Auzan. Kontrata sociale: një pamje nga 2009
- Sergei Guriev. Si do të ndryshojë kriza ekonominë botërore dhe shkencën ekonomike
- Aleksandër Aseev. Academgorodoks si qendra të shkencës, arsimit dhe inovacionit në Rusinë moderne
Ministria e Arsimit dhe Shkencës e Federatës Ruse
Universiteti Federal i Kazanit (Rajoni i Vollgës).
Instituti Kimik. A. M. Butlerova
Departamenti i Kimisë Inorganike
Abstrakt mbi temën:
« Polimere të kristaleve të lëngëta »
Puna e përfunduar
grupi nxënës 714
Hikmatova G.Z.
Kontrolloi punën
Ignatieva K.A.
Kazan-2012.
Hyrje………………………………………………………………………………..3
1. Kristalet e lëngëta………………………………………………………………
1.1.Historia e zbulimit………………………………………………………………………………………
1.2. Llojet e fazës kristalore……………………………………………………..
1.3.Metodat për studimin e kristaleve të lëngëta………..………………………………………………………………
2. Polimerët e kristalit të lëngshëm……………………………………………………….13
2.1.Parimet e projektimit molekular të polimereve LC………………14
2.2. Llojet kryesore të polimereve me kristal të lëngët……………………….18
2.3. Struktura dhe vetitë e polimereve LC.……………………….….20
2.4.Fushat e aplikimit………………………………………………………..
2.4.1 Kontrolli i fushës elektrike - mënyra për të marrë materiale optike me film të hollë………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………
2.4.2 Polimerët LC kolesterikë - filtra spektralo-zonal dhe polarizues rrethorë……………………………………………………………………………………………………………….23
2.4.3. Polimeret LC si media optike aktive të kontrolluara për regjistrimin e informacionit……………………………………………………………………………..24
2.4.4 Fibrat me qëndrueshmëri super të lartë dhe plastika e vetëpërforcuar……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Literatura e përdorur………………………………………………………………………….
Aplikacion.
Prezantimi.
Vitet 1980 në shkencën e polimerit u shënuan nga lindja dhe zhvillimi i shpejtë i një fushe të re - kimia dhe fizika e polimereve të kristalit të lëngshëm. Kjo zonë, e cila mblodhi së bashku kimistë sintetikë, fizikantë teorikë, fizikantë klasikë, shkencëtarë polimerë dhe teknologë, është rritur në një drejtim të ri të zhvilluar intensivisht, i cili shumë shpejt solli sukses praktik në krijimin e fibrave kimike me qëndrueshmëri të lartë dhe sot tërheq vëmendjen e optikë dhe specialistë të mikroelektronikës. Por gjëja kryesore nuk është as kjo, por që gjendja kristalore e lëngshme në polimere dhe sisteme polimere, siç doli, nuk është vetëm jashtëzakonisht e zakonshme - sot janë përshkruar shumë qindra kristale të lëngët polimer - por gjithashtu përfaqëson një ekuilibër të qëndrueshëm. gjendja fazore e trupave polimer.
Madje ka një paradoks në këtë. 1988 shënoi 100 vjetorin e përshkrimit nga botanisti austriak F. Reinitzer të substancës së parë kristalore të lëngshme, benzoatit të kolesterolit. Në vitet '30 të shekullit të kaluar, u zhvillua fizika e kristaleve të lëngshme organike me molekulare të ulët, dhe në vitet '60 miliona pajisje të bazuara në këto kristale tashmë funksiononin në botë. Sidoqoftë, në vitet '60 dhe '70 shumica e shkencëtarëve të polimerit nuk mund të imagjinonin, për shembull, ekzistencën e polimereve termotropikë të lëngët-kristalor të llojit kolesterik, dhe në përgjithësi sisteme të tilla dukeshin se ishin përfaqësues ekzotikë të objekteve atipike makromolekulare. Dhe në fakt, vitet e fundit ka pasur një lloj “shpërthimi” informacioni dhe sot askush nuk habitet nga polimerët kristal të lëngshëm liotropikë dhe termotropikë, të sintetizuar me dhjetëra herë në muaj.
Në këtë punim doja të flisja se kur dhe si u zbulua gjendja kristalore e lëngët, cila është veçantia e kristaleve të lëngëta në krahasim me objektet e tjera, për polimeret e kristalit të lëngshëm dhe pse janë interesante dhe të jashtëzakonshme.
kristalet e lëngëta.
Shumica e substancave mund të ekzistojnë vetëm në tre gjendje grumbullimi: të ngurtë, të lëngët dhe të gaztë. Duke ndryshuar temperaturën e një lënde, ajo mund të transferohet radhazi nga një gjendje në tjetrën. Zakonisht, u konsiderua struktura e trupave të ngurtë, të cilat përfshijnë kristalet dhe trupat amorfë. Një tipar dallues i kristaleve është ekzistenca e rendit me rreze të gjatë dhe anizotropisë së vetive në to (me përjashtim të kristaleve me qendër simetrie). Në trupat e ngurtë amorfë, ekziston vetëm rendi me rreze të shkurtër dhe, si pasojë, ato janë izotropike. Rendi me rreze të shkurtër ekziston edhe në një lëng, por lëngu ka një viskozitet shumë të ulët, d.m.th. ka rrjedhshmëri.
Përveç këtyre tre gjendjeve agregate të materies, ekziston një e katërt, e quajtur kristal i lëngët. Ai është i ndërmjetëm midis të ngurtë dhe të lëngshëm dhe quhet gjithashtu gjendje mezomorfe. Në këtë gjendje, mund të ketë një numër shumë të madh substancash organike me molekula komplekse në formë shufre ose disku. Në të njëjtën kohë, ata quhen kristalet e lëngëta ose mezofaza.
Në këtë gjendje, substanca ka shumë veçori të kristalit, në veçanti, karakterizohet nga anizotropia e vetive mekanike, elektrike, magnetike dhe optike, dhe në të njëjtën kohë ato kanë vetitë e një lëngu. Ashtu si lëngjet, ato rrjedhin dhe marrin formën e enës në të cilën vendosen.
Sipas vetive të tyre të përgjithshme, LC-të mund të ndahen në dy grupe të mëdha. Quhen kristalet e lëngëta që formohen kur ndryshimet e temperaturës termotropik. Quhen kristalet e lëngëta që shfaqen në tretësirë kur ndryshon përqendrimi i tyre liotropike.
1.1. Kristalet e lëngëta u zbuluan në 1888. Profesori austriak i botanikës F. Reinitzer në studimin e një substance të re të sintetizuar prej tij benzoat kolesteroli, i cili është një ester i kolesterolit dhe acidit benzoik.
Ai zbuloi se kur nxehet në 145°, faza kristalore (pluhur i bardhë) kalon në një lëng të çuditshëm të turbullt dhe pas ngrohjes së mëtejshme në 179°, vërehet një kalim në një lëng të zakonshëm transparent. Ai u përpoq ta pastronte këtë substancë, pasi nuk ishte i sigurt se kishte benzoat të pastër të kolesterolit, por megjithatë këto dy kalime fazore u riprodhuan. Ai i dërgoi një mostër të kësaj substance mikut të tij fizikanit Otto von Lehmann. Lehman ishte i angazhuar në studimin e kristaleve të zakonshme, duke përfshirë kristalet plastike, të cilat janë të buta në prekje, ato janë të ndryshme nga kristalet e zakonshme të forta. Metoda kryesore e studimit ishte mikroskopi optik polarizues - ky është një mikroskop në të cilin drita kalon përmes një polarizuesi, kalon nëpër një substancë dhe më pas përmes një analizuesi - përmes një shtrese të hollë të substancës. Kur vendoset midis një polarizuesi dhe një analizuesi të kristaleve të një substance të caktuar, mund të shihen tekstura - fotografi karakteristike për substanca të ndryshme kristalore - dhe kështu të studiohen vetitë optike të kristaleve. Kështu ndodhi që Otto von Lehmann u ndihmua të kuptonte se cili është shkaku i gjendjes së ndërmjetme, iluzioni. Otto von Lehmann ishte seriozisht i bindur se të gjitha vetitë e substancave kristalore, kristalet varen vetëm nga forma e molekulave, domethënë, nuk ka rëndësi se si ndodhen në këtë kristal, forma e molekulave është e rëndësishme. Dhe në rastin e kristaleve të lëngëta, ai doli të kishte të drejtë - forma e molekulave përcakton aftësinë për të formuar një fazë kristal të lëngët (kryesisht formën e molekulave). Në 1888, Reinitzer shkroi se ka kristale, butësia e të cilëve është e tillë që ato mund të quhen të lëngshme, atëherë Lehman shkroi një artikull mbi kristalet e lëngshme, në fakt ai shpiku termin kristalet e lëngëta. U zbulua se kristalet e lëngëta janë shumë të shumta dhe luajnë një rol të rëndësishëm në proceset biologjike. Ato janë, për shembull, pjesë e trurit, indeve të muskujve, nervave, membranave. Termi "kristale të lëngshme", bazuar në përdorimin e përbashkët të dy, në një kuptim të caktuar, fjalë të kundërta - "të lëngshme" dhe "kristalore", ka zënë rrënjë mirë, megjithëse termi "mesofazë" i prezantuar nga fizikani francez J. Friedel. tridhjetë vjet pas zbulimit të F. Reinitzer, që rrjedh nga fjala greke "mesos" (i ndërmjetëm), është, me sa duket, më i saktë. Këto substanca janë një fazë e ndërmjetme midis kristalit dhe lëngut, shfaqen gjatë shkrirjes së fazës së ngurtë dhe ekzistojnë në një diapazon të caktuar të temperaturës derisa, pas ngrohjes së mëtejshme, ato kthehen në një lëng të zakonshëm. Një episod i rëndësishëm historik: në vitet 20-30, fizikani sovjetik Frederiks studioi ndikimin e fushave të ndryshme magnetike dhe elektrike në vetitë optike të kristaleve të lëngëta dhe zbuloi një gjë të rëndësishme që orientimi i molekulave në kristalet e lëngëta ndryshon shumë lehtë. veprimi i fushave të jashtme, dhe këto fusha janë shumë të dobëta dhe ndryshimet janë shumë të shpejta. Që nga fundi i viteve '60, filloi një bum në studimin e sistemeve të kristaleve të lëngëta, fazat e kristalit të lëngshëm, dhe kjo shoqërohet me faktin se ata mësuan se si t'i përdorin ato. Fillimisht, për sistemet e shfaqjes së informacionit në orët dixhitale konvencionale elektronike, më pas në kalkulatorë dhe me ardhjen e teknologjisë kompjuterike, u bë e qartë se kristalet e lëngshme mund të përdoren në mënyrë aktive për të bërë ekrane. Natyrisht, një kërcim i tillë teknologjik stimuloi studimin e kristaleve të lëngëta nga pikëpamja e shkencës themelore, por duhet të theksohet se sa një hendek i madh kohor ka midis zbulimeve shkencore që lidhen me kristalet e lëngëta. Në fakt, njerëzit interesoheshin për to nga kurioziteti, nuk kishte asnjë interes utilitar, askush nuk dinte t'i përdorte dhe, për më tepër, në ato vite (20-30) teoria e relativitetit ishte shumë më interesante. Nga rruga, Fredericks është një popullarizues i teorisë së relativitetit në Bashkimin Sovjetik, më pas ai u shtyp dhe vdiq në kampe. Në fakt, kanë kaluar 80 vjet nga zbulimi i kristaleve të lëngëta, derisa ata mësuan se si t'i përdorin ato.
1.2. Në procesin e studimit të kristaleve të lëngëta, u sqaruan shkaqet fizike të gjendjes së katërt të grumbullimit të materies. Kryesorja është forma jo sferike e molekulave. Molekulat në këto substanca janë të zgjatura në një drejtim ose në formë disku. Molekula të tilla ndodhen ose përgjatë një linje të caktuar ose në një plan të zgjedhur. Ekzistojnë tre lloje kryesore të fazës kristalore: nematik(nga fjala greke "nema" - fije), smektik(nga fjala greke "smegma" - sapun), kolesterike.
Në kristalet e lëngshme nematike, qendrat e masës së molekulave janë të vendosura dhe lëvizin rastësisht, si në një lëng, dhe boshtet e molekulave janë paralele. Kështu, rendi me rreze të gjatë ekziston vetëm në lidhje me orientimin e molekulave. Në fakt, molekulat nematike kryejnë jo vetëm lëvizje përkthimore, por edhe vibrime orientuese. Prandaj, nuk ka paralelizëm të rreptë të molekulës, por mbizotëron një orientim mesatar (Fig. 7.19) Amplituda e dridhjeve orientuese varet nga temperatura. Me rritjen e temperaturës, ndodhin gjithnjë e më shumë devijime nga paralelizmi në orientim dhe në pikën e tranzicionit fazor, orientimi i molekulave bëhet kaotik. Në këtë rast, kristali i lëngshëm kthehet në një lëng të zakonshëm.
Me interes më të madh për aplikime praktike janë substancat që ekzistojnë në mezofazën nematike në temperaturën e dhomës. Aktualisht, me përgatitjen e përzierjeve të substancave të ndryshme, nematikët merren në rangun nga -20 në +80 gradë dhe madje edhe në një gamë më të gjerë të temperaturës.
Për të karakterizuar rendin orientues në kristalet e lëngëta, zakonisht futen dy parametra: drejtori dhe urdhri i shkallës së orientimit, i quajtur edhe parametri i rendit. Drejtor është një vektor njësi I, drejtimi i të cilit përkon me drejtimin e orientimit mesatar të boshteve të gjata të molekulave. Në kristalet e lëngëta nematike, drejtori përkon me drejtimin e boshtit optik. Vektori I karakterizon fenomenologjikisht rendin me rreze të gjatë në renditjen e molekulave. Ai përcakton vetëm drejtimin e orientimit të molekulave, por nuk jep asnjë informacion se sa i përsosur është renditja e mezofazës. Masa e rendit orientues me rreze të gjatë është parametri i rendit S, definuar si më poshtë: S=1/2(3 ² θ -1) (*), ku θ është këndi ndërmjet boshtit të një molekule individuale dhe drejtuesit të kristalit të lëngët. Mesatarja në (*) kryhet në të gjithë ansamblin e molekulave. Vlera S=1 i korrespondon rendit të plotë orientues, d.m.th., një kristal i lëngshëm ideal, ndërsa S=0 do të thotë çrregullim i plotë orientues dhe i përgjigjet një nematike që ka kaluar në një lëng izotropik.
Kristale të lëngshme kolesterike Emrin e kanë marrë nga kolesteroli sepse në shumicën e rasteve janë estere të kolesterolit. Në të njëjtën kohë, përveç estereve të kolesterolit, një sërë substancash të tjera formojnë mezofazën kolesterike. Molekulat e të gjitha përbërjeve që formojnë një kolesterol përmbajnë një atom karboni asimetrik të lidhur me katër lidhje kovalente me atome të ndryshme ose grupe atomesh. Molekula të tilla nuk mund të kombinohen me veten e tyre me mbivendosje të thjeshtë, ashtu si dora e majtë dhe e djathtë. Ata janë quajtur kirale molekulat (nga "trashëgimtari" i lashtë grek - dora).
Kristalet e lëngëta kolesterike të përbëra nga molekula kirale janë të ngjashme në strukturë me nematikët, por kanë një ndryshim thelbësor. Ai konsiston në faktin se, ndryshe nga një nematik, orientimi uniform i molekulave në një kolesterol është energjikisht i pafavorshëm. Molekulat kolesterike kirale mund të vendosen paralelisht me njëra-tjetrën në një shtresë të hollë të vetme, por në shtresën ngjitur molekulat duhet të rrotullohen përmes një këndi. Energjia e një gjendjeje të tillë do të jetë më e vogël se sa me një orientim uniform. Në secilën shtresë pasuese, drejtori I, i cili shtrihet në rrafshin e shtresës, përsëri rrotullohet përmes një këndi të vogël. Kështu, në një kristal të lëngshëm kolesterik krijohet një renditje spirale e molekulave (Fig. 7.20). Këto spirale mund të jenë ose majtas ose djathtas. Këndi α ndërmjet vektorëve I të shtresave fqinje është zakonisht të qindtat e rrotullimit të plotë, d.m.th. α≈1®. Në këtë rast, lartësia e spirales kolesterike Rështë disa mijëra angstrom dhe është i krahasueshëm me gjatësinë e valës së dritës në pjesën e dukshme të spektrit. Kristalet e lëngëta nematikë mund të konsiderohen si një rast i veçantë i kristaleve të lëngshëm kolesterikë me një hap të madh spirale pafundësisht (Р→∞). Renditja spirale e molekulave mund të shkatërrohet nga një fushë elektrike ose magnetike e aplikuar pingul me boshtin e spirales.
Kristalet e lëngëta smektike janë më të renditura se ato nematike dhe kolesterike. Ata janë si kristale dydimensionale. Përveç renditjes orientuese të molekulave, e cila është e ngjashme me renditjen në nematikë, ekziston një renditje e pjesshme e qendrave të masës së molekulave. Në këtë rast, drejtuesi i çdo shtrese nuk shtrihet më në rrafshin e shtresës, si në rastin e kolesterolit, por formon një kënd me të.
Në varësi të natyrës së renditjes së molekulave në shtresa, kristalet e lëngshme smektike ndahen në dy grupe: smektikat me jostrukturore Dhe smectics me shtresa strukturore.
NË kristale të lëngëta smektike me shtresa jostrukturore qendrat e masës së molekulave në shtresa janë të vendosura rastësisht, si në një lëng. Molekulat mund të lëvizin lirshëm përgjatë shtresës, por qendrat e tyre të masës janë në të njëjtin rrafsh. Këto plane, të quajtura smectic, janë të vendosura në të njëjtën distancë nga njëri-tjetri, afërsisht e barabartë me gjatësinë e molekulës. Në fig. 7.21 a tregon renditjen e molekulave në një smetikë të tillë. Për kristalin e lëngshëm smektik të paraqitur në figurë, drejtimi I dhe n-ja normale në plan përkojnë në drejtim. Me fjalë të tjera, boshtet e gjata të molekulave janë pingul me shtresat smektike. Kristale të tilla të lëngshme quhen smectics A. Në fig. 7.21b tregon një smektikë me shtresa jo strukturore, në të cilën drejtuesi nuk është i drejtuar përgjatë normales me shtresën, por formon një kënd të caktuar me të.Kristalet e lëngët me një renditje të tillë molekulash quhen smectics C. Në një numër Kristalet e lëngëta smektike, ka një renditje më komplekse sesa në smektikat A dhe C. Një shembull është smektiku F, detajet e renditjes në të cilat ende nuk janë kuptuar plotësisht.
NË smectics me shtresa strukturore tashmë kemi të bëjmë me renditje statistikore tredimensionale. Këtu, qendrat e masës së molekulave shtrihen gjithashtu në shtresa smektike, por formojnë një rrjetë dy-dimensionale. Sidoqoftë, ndryshe nga substancat kristalore, shtresat mund të rrëshqasin lirshëm në lidhje me njëra-tjetrën (si në smektikat e tjera!). Për shkak të kësaj rrëshqitjeje të lirë të shtresave, të gjitha smectics ndjehen të sapunit në prekje. Prandaj emri i tyre (fjala greke "smegma" është sapun) Në një numër smectics, ekziston një renditje e qendrave të masës së molekulave që është e njëjtë si në smectic B, por këndi midis drejtorit I dhe normales. n në shtresa është e ndryshme nga zero. Në këtë rast, formohet një renditje monoklinike pseudohexagonal. Smektikat e tilla quhen smectics H. Ka edhe smectic D që janë afër një strukture kubike me një rrjetë me qendër trupin. Ndër kristalet e lëngëta të saposintetizuara, ka nga ata që nuk mund t'i atribuohen nematikëve, kolesterolit dhe smektikës. Ato zakonisht quhen mezofaza ekzotike. Këto përfshijnë, për shembull, të ashtuquajturat kristale të lëngshme në formë disku, ose diskotikë, të cilat po studiohen intensivisht.
1.3. Mikroskopi polarizues është metoda e parë për studimin e kristaleve të lëngëta, domethënë, tashmë nga fotografia që vëzhgon një studiues në një mikroskop polarizues të polarizuesve të kryqëzuar, mund të gjykohet se çfarë lloj mezofaze, çfarë lloj faze kristalesh të lëngshme formohet. Kjo është fotografia tipike për një fazë nematike, molekulat e së cilës formojnë vetëm një rend orientues. Kështu duket faza smektike. Kështu që ju imagjinoni shkallën e gjithë kësaj, domethënë është shumë më e madhe se shkalla molekulare: gjerësia e figurës është qindra mikronë, domethënë është një pamje makroskopike, shumë më e madhe se gjatësia e valës së dritës së dukshme. Dhe duke analizuar foto të tilla, mund të gjykohet se çfarë lloj strukture ka. Natyrisht, ekzistojnë metoda më të sakta për përcaktimin e strukturës dhe disa veçorive strukturore të këtyre mezofazave - metoda të tilla si analiza e difraksionit me rreze X, lloje të ndryshme të spektroskopisë - kjo na lejon të kuptojmë se si dhe pse molekulat janë të paketuara në një mënyrë ose në një tjetër.
Mesofaza kolesterike duket kështu - një nga fotot tipike.
Kur ndryshon temperatura, vërehet një ndryshim në përthyerje, kështu që ngjyrat ndryshojnë, ne i afrohemi tranzicionit - dhe vërehet një kalim në një shkrirje izotropike, domethënë gjithçka errësohet, një pamje e errët është e dukshme në polarizuesit e kryqëzuar.
polimere kristal të lëngët.
Polimeret me kristal të lëngshëm (LC) janë komponime me molekulare të lartë të afta të shndërrohen në gjendjen LC në kushte të caktuara (temperatura, presioni, përqendrimi në tretësirë). Gjendja LC e polimereve është një gjendje fazore ekuilibër, e cila zë një pozicion të ndërmjetëm midis gjendjeve amorfe dhe kristalore, prandaj shpesh quhet edhe mezomorfike ose mezofazë (nga greqishtja mesos - e ndërmjetme). Tiparet karakteristike të mezofazës janë prania e rendit orientues në rregullimin e makromolekulave (ose fragmenteve të tyre) dhe anizotropia e vetive fizike në mungesë të ndikimeve të jashtme. Është shumë e rëndësishme të theksohet se faza LC formohet në mënyrë spontane, ndërsa rendi orientues në polimer mund të futet lehtësisht duke shtrirë thjesht kampionin për shkak të anisodiametrisë (asimetrisë) të lartë të makromolekulave.
Nëse polimerët kalojnë në gjendjen LC ose mezofazë si rezultat i veprimit termik (ngrohje ose ftohje), ata quhen polimerë LC termotropikë, nëse faza LC formohet nga tretja e polimereve në tretës të caktuar, quhen polimerë LC liotropikë.
Shkencëtarët e parë që parashikuan mundësinë e formimit të mezofazës nga polimerët ishin V.A. Kargin dhe P.Flory.
Leksioni 4/1
Subjekti. Gjendjet fizike të polimereve. Polimere kristalore, amorfe dhe kristalore të lëngëta.
Të dallojë agregat dhe faza gjendjet e polimerit.
Ekzistojnë polimere në dy gjendje agregate: të ngurta Dhe lëngshme. Gjendja e tretë e grumbullimit - e gaztë - nuk ekziston për polimerët për shkak të forcave shumë të larta të ndërveprimit ndërmolekular për shkak të madhësive të mëdha të makromolekulave.
NË të ngurta Në gjendjen e grumbullimit, polimeret karakterizohen nga një densitet i lartë ambalazhimi i molekulave, prania e trupave të një forme dhe vëllimi të caktuar dhe aftësia për t'i ruajtur ato. Gjendja e ngurtë realizohet nëse energjia e bashkëveprimit ndërmolekular e tejkalon energjinë e lëvizjes termike të molekulave.
NË lëngshme gjendja e grumbullimit ruan një densitet të lartë paketimi të makromolekulave. Karakterizohet nga një vëllim i caktuar, një formë e caktuar. Megjithatë, në këtë gjendje, polimeri ka pak rezistencë ndaj mbajtjes së kësaj forme. Kjo është arsyeja pse
polimeri merr formën e një ene.
Në dy gjendje grumbullimi, ekzistojnë termoplastike polimere të shkrirë. Këto përfshijnë shumë polimere lineare dhe të degëzuara - polietileni, polipropileni, poliamide, politetrafluoroetilen, etj.
Rrjetë polimerët, si dhe polimerët linearë dhe të degëzuar, të cilët fitojnë një strukturë rrjeti kur nxehen, ekzistojnë vetëm në gjendje e ngurtë.
Në varësi të shkallës së renditjes së renditjes së makromolekulave, polimeret mund të jenë në tre gjendjet fazore: kristalore, kristal i lëngët Dhe amorfe.
kristalore karakterizohet shteti rendit me rreze të gjatë në renditjen e grimcave , d.m.th., në rendin prej qindra e mijëra herë më të mëdha se madhësia e vetë grimcave.
kristal i lëngët gjendja e ndërmjetme midis kristalit dhe amorfit.
amorfe karakterizohet gjendja fazore porosi me rreze të shkurtër në disponim grimcat , d.m.th., rendi i vëzhguar në distanca të krahasueshme me madhësitë e grimcave.
Gjendja kristalore e polimereve
Gjendja kristalore e polimereve karakterizohet nga fakti se njësitë e makromolekulave formojnë struktura me një rend tredimensional me rreze të gjatë. Madhësia e këtyre strukturave nuk i kalon disa mikronë; zakonisht quhen kristalitet . Ndryshe nga substancat me peshë të ulët molekulare, polimeret kurrë nuk kristalizohen plotësisht; së bashku me kristalitët, ato mbajnë rajone amorfe (me një strukturë të çrregullt). Prandaj, polimeret në gjendje kristalore quhen amorfe-kristalore ose pjesërisht kristalore. Përmbajtja vëllimore e rajoneve kristalore në një kampion quhet shkalla e kristalinitetit . Ai matet me metoda të ndryshme të ndjeshme ndaj strukturës. Më të zakonshmet prej tyre janë: matja e densitetit, metoda e difraksionit me rreze X, spektroskopia IR, NMR. Për shumicën e polimereve, shkalla e kristalinitetit varion nga 20 në 80%, në varësi të strukturës së makromolekulave dhe kushteve të kristalizimit.
Përcaktohet morfologjia e kristaliteve dhe lloji i grumbullimit të tyre Metoda e kristalizimit . Kështu që, gjatë kristalizimit të ngadaltë nga tretësirat e holluara në tretës me peshë të ulët molekulare (përqendrimi ~ 0,01%), kristalitët janë pllaka të vetme me fytyra të sakta ( lamela ), të cilat formohen duke palosur makromolekulën "mbi vetveten" (Fig. 1).
Fig.1. Skema e strukturës së një kristali lamelar të makromolekulave të palosura
svarka-info/com
Trashësia e lamelave është zakonisht 10-15 nm dhe përcaktohet nga gjatësia e palosjes, dhe gjatësia dhe gjerësia e tyre mund të ndryshojnë shumë. Në këtë rast, boshti i makromolekulës rezulton të jetë pingul me rrafshin e pllakës dhe në sipërfaqen e pllakës formohen sythe (Fig. 2). Për shkak të pranisë së vendeve në të cilat janë mbledhur sythe të makromolekulave të palosshme, nuk ka një rend plotësisht kristalor. Shkalla e kristalinitetit, edhe për kristalet individuale të polimerit, është gjithmonë më pak se 100% (për polietileni, për shembull, 80-90%). Morfologjia e kristaleve të vetme polimer pasqyron simetrinë e rrjetave të tyre kristalore dhe trashësia varet fuqishëm nga temperatura e kristalizimit dhe mund të ndryshojë disa herë.
Oriz. 2. Palosjet e makromolekulave në kristalitet polietileni svarka-info/com
Forma e degjeneruar e kristaleve lamelare janë kristalet fibrilare (fibrile), të cilat karakterizohen nga një raport i madh i gjatësisë me trashësinë (Fig. 3). Ato zhvillohen në kushte që nxisin rritjen preferenciale të njërës prej fytyrave, për shembull, një shkallë e lartë e avullimit të tretësit. Trashësia e fibrileve është zakonisht 10 -20 nm, dhe gjatësia arrin shumë mikronë.
Oriz. 3. b - mikrofibril; c - fibril. Skanimi i elektronogramit.. www. ntmdt. sq
Pllakat kristalore përfaqësojnë formën më të thjeshtë të kristalizimit nga tretësira. Një rritje në shkallën e kristalizimit ose një rritje në përqendrimin e tretësirës çon në shfaqjen e strukturave më komplekse: formacione spirale të "binjakëve" (dy pllaka të lidhura përgjatë një plani kristalografik), si dhe forma të ndryshme dendritike, duke përfshirë një numër i madh pllakash, tarraca spirale, "binjake" dhe të tjera. Me rritjen e mëtejshme të përqendrimit, sferulitet . Sferulitet formohen edhe gjatë kristalizimit të polimereve nga shkrirjet. Kjo është forma më e zakonshme dhe e zakonshme e formacioneve kristalore në polimere.
NË sferulitet lamelat ndryshojnë në mënyrë radiale nga qendrat e zakonshme (Fig. 4). Studimet mikroskopike elektronike tregojnë se fibrili i sferulitit përbëhet nga shumë lamela të grumbulluara njëra mbi tjetrën dhe të përdredhura rreth rrezes së sferulitit. Vërehen sferulite me diametër nga disa mikronë deri në disa cm, sferulitet tredimensionale shfaqen në mostrat e bllokut dhe ato dydimensionale, të sheshta, në filma të hollë. Supozohet se në kristalitet e mostrave të bllokut, një pjesë e makromolekulës ka një konformacion të palosur, ndërsa pjesa tjetër kalon nga kristaliti në kristalit, duke i lidhur ato me njëri-tjetrin. Këto "përmes" zinxhirëve dhe rajoneve të palosshme formojnë pjesën amorfe të sferuliteve.
Oriz. 4. Sferulite unazore të sebakatit të polietilenit
I njëjti polimer, në varësi të kushteve të kristalizimit, mund të formohet sferulitet lloje te ndryshme ( radiale, unazore ) (Fig. 5). Në shkallë të ulëta të superftohjes, zakonisht formohen sferulite të tipit unazor; në shkallë të lartë formohen sferulite radiale. Për shembull, sferulitet e polipropilenit kanë veti të ndryshme optike dhe madje edhe pika të ndryshme shkrirjeje, në varësi të modifikimit të kristalit në të cilin kristalizohet polimeri. Nga ana tjetër, sferulitet e polipropilenit me një qelizë monoklinike mund të jenë pozitive dhe negative. Një sferulit quhet pozitiv nëse dythyeshmëria e tij është më e madhe se zero. Nëse është më pak se zero, atëherë sferuliti është negativ.
Fig.5. Llojet e sferuliteve: a - radiale, b - unazore.
Kristalizimi i shkrirjes në një temperaturë afër temperaturës së shkrirjes (superftohja jo më shumë se 1°C) ndodh shumë ngadalë dhe çon në formimin e strukturave kristalore më të përsosura të ndërtuara nga zinxhirë të drejtë. Mekanizmi i kristalizimit me zinxhirë të drejtë zbatohet rrallë në praktikë. Për ta bërë këtë, njëkohësisht me ftohjen e shkrirjes, është e nevojshme të aplikohen strese të mëdha.
Shumica e polimereve kristalizohen në formën e sferuliteve. Megjithatë, në një numër rastesh, vetëm grupe kristalesh lamelare gjenden në një polimer me shumicë. Janë gjetur gjithashtu formacione strukturore të ndërmjetme midis kristaleve të vetme dhe sferuliteve. Shpesh këto struktura janë me fytyra dhe të mëdha - deri në dhjetëra mikronë. Ende nuk është sqaruar nëse ka një numër të caktuar strukturash të ndërmjetme apo nëse forma të ndryshme morfologjike kalojnë vazhdimisht në njëra-tjetrën.
Gjendja amorfe e polimereve
amorfe polimeret nuk kane strukture kristalore Kjo gjendje e polimereve karakterizohet nga:
mungesa e një rendi tredimensional me rreze të gjatë në rregullimin e makromolekulave,
rend me rreze të shkurtër në rregullimin e lidhjeve ose segmenteve të makromolekulave, duke u zhdukur me shpejtësi ndërsa ato largohen nga njëra-tjetra.
Molekulat e polimerit duket se formojnë "tufa", jetëgjatësia e të cilave është shumë e gjatë për shkak të viskozitetit të madh të polimereve dhe madhësive të mëdha të molekulave. Prandaj, në disa raste, tufa të tilla mbeten praktikisht të pandryshuara. NË amorfe gjendje janë gjithashtu tretësirat e polimerit Dhe pelte polimer .
Polimeret amorfë janë njëfazorë dhe të ndërtuar nga molekula zinxhir të montuara në pako. Paketat janë elemente strukturore dhe janë në gjendje të lëvizin në lidhje me elementët fqinjë. Nga mund të ndërtohen disa polimere amorfe rruzull Globulat përbëhen nga një ose shumë makromolekula të palosur në grimca sferike (Fig. 6). Mundësia e palosjes së makromolekulave në një spirale përcaktohet nga fleksibiliteti i tyre i lartë dhe mbizotërimi i forcave të ndërveprimit intramolekular mbi forcat e ndërveprimit ndërmolekular.
Fig.6. Forma globulare e hemoglobinës që përmban katër molekula të kompleksit të hekurit
www. krugosvet. sq
Polimeret amorfe, në varësi të temperaturës, mund të jenë në tre gjendje që ndryshojnë në natyrën e lëvizjes termike: i qelqtë, shumë elastik Dhe viskoze. Faza në të cilën ndodhet polimeri përcaktohet nga ndryshimi në strukturën e tij dhe forcat e ngjitjes midis makromolekulave të polimereve lineare.
Në temperaturat e ulëta polimerët amorfë janë në qelqore gjendje. Segmentet e molekulave nuk kanë lëvizshmëri, dhe polimeri sillet si një solid i zakonshëm në një gjendje amorfe. Në këtë gjendje, materiali i brishtë . Kalimi nga një gjendje shumë elastike në një gjendje qelqi me ulje të temperaturës quhet vitrifikimi , dhe temperatura e një tranzicioni të tillë është temperatura e tranzicionit të qelqit .
shumë elastike një gjendje e karakterizuar nga aftësia e një polimeri për t'u shtrirë dhe tkurret lehtësisht në temperatura mjaft të larta , kur energjia e lëvizjes termike bëhet e mjaftueshme për të shkaktuar lëvizjen e segmenteve të molekulës, por ende e pamjaftueshme për të vënë në lëvizje molekulën në tërësi. Në gjendje shumë elastike, polimeret, me sforcime mekanike relativisht të ulëta, kanë një shumë deformim i madh elastik . Për shembull, gomat mund të shtrihen pothuajse 10 herë.
NË viskoze gjendje, jo vetëm segmentet, por e gjithë makromolekula mund të lëvizë. Polimeret fitojnë aftësinë për të rrjedhur, por, ndryshe nga një lëng i zakonshëm, rrjedha e tyre shoqërohet gjithmonë me zhvillimin e deformimeve shumë elastike. Materiali në këtë gjendje, nën ndikimin e forcave të vogla, ekspozon të pakthyeshme deformim plastik , i cili mund të përdoret për përpunimin teknologjik të tij.
Me një strukturë lineare të makromolekulave, polimeret në gjendje amorfe janë trupa elastik-viskozë, dhe kur formohet një strukturë e fortë hapësinore, ato janë trupa viskoelastikë.
Çdo ndikim i jashtëm që ndikon në lëvizshmërinë e grimcave në trupat amorfë (ndryshimet në temperaturë, presion) ndikon në vetitë fizike (karakteristikat dielektrike të materialit, përshkueshmëria e gazit).
Gjendja kristalore e lëngët e polimereve
Kristalet e lëngëta janë substanca të pazakonta. Ata kombinojnë vetitë e qenësishme të lëngjeve dhe të ngurta, gjë që pasqyrohet në emër. Nga lëngjet ata morën rrjedhshmërinë, domethënë aftësinë për të marrë formën e një ene në të cilën derdhen. Nga trupat e ngurtë kristalorë - anizotropia Vetitë . Kjo e fundit shpjegohet me strukturën e kristaleve të lëngëta - molekulat në to janë rregulluar jo rastësisht, por në mënyrë të rregullt. Sidoqoftë, jo aq strikte sa në kristalet e ngurta
Jo të gjitha komponimet kalojnë në gjendjen kristal të lëngët, por vetëm ato molekulat e të cilave kanë një të rëndësishme anizometria (formë shkopinjsh ose disqesh). Në varësi të paketimit të molekulave, ekzistojnë tre lloje strukturash kristale të lëngëta - smektik , nematik Dhe kolesterike .
Smektikat, ndoshta më afër kristaleve të zakonshëm. Molekulat në to janë të paketuara në shtresa dhe qendrat e tyre të masës janë të fiksuara (Fig. 7). NË nematikët, përkundrazi, qendrat e masës së molekulave janë të vendosura në mënyrë të rastësishme, por boshtet e molekulave të tyre, zakonisht në formë shufre, janë paralele me njëri-tjetrin (Fig. 8). Në këtë rast, thuhet se karakterizohen nga një renditje orientuese.
Struktura më komplekse e llojit të tretë të kristaleve të lëngëta është kolesterike. Për formimin e kolesterolit nevojiten të ashtuquajturat molekula kirale, pra të papajtueshme me imazhin e tyre në pasqyrë.
Oriz. 7. Paraqitja skematike e një kristali të lëngët në një fazë smektike
http://dik. akademik. en/
https://pandia.ru/text/80/219/images/image009_79.jpg" alt="Fig. 1. Në foto shihet rrotullimi i regjisorit me 180° në fazën kolesterike. Distanca përkatëse është një gjysmë cikli, p /2." width="178" height="146">!}
Fig.9. Paraqitja skematike e një kristali të lëngshëm kolesterik
dic. akademik. sq
Grupe të tjera funksionale gjithashtu mund të futen në një zinxhir të tillë polimer, për shembull, fotokromike grupe të kontrolluara nga drita, ose elektroaktive grupe të orientuara nën ndikimin e një fushe elektrike.
Në vetvete, kristalet e lëngëta janë lëngje viskoze vetëm në një interval të ngushtë temperaturash. Prandaj, ato kanë vetitë e tyre të veçanta vetëm në këtë interval të temperaturës. Polimerët e kristalit të lëngshëm, ndryshe nga kristalet e lëngëta, ruajnë strukturën dhe vetitë e fazës së kristalit të lëngshëm pas ftohjes. Kjo do të thotë, është e mundur të rregulloni një strukturë të ndjeshme kristal të lëngët në një trup të ngurtë pa humbur, për shembull, vetitë e tij unike optike.
Kolesterikët reagojnë lehtësisht ndaj efekteve të temperaturës. Disa ndryshojnë ngjyrën shumë shpejt me një ndryshim shumë të vogël të temperaturës - ju mund të krijoni ato origjinale prej tyre. imazherët termikë , ose tregues termik. Për shembull, duke rrezatuar sipërfaqen e një materiali të tillë me një lazer, mund të studiohet shpërndarjen e densitetit të intensitetit të rrezes së tij. Veshjet e polimerit kolesterik mund të përdoren për të testuar avionët në një tunel me erë, pasi shpërndarja e temperaturës do të tregojë qartë se cilat vende janë më të turbullta dhe cilat janë rrjedha laminare e ajrit rreth avionit.
Një nga shembujt më interesantë të përdorimit të kolesterolit polimer është preparati filma të kontrolluar nga drita . Nëse në vargun e polimerit futet një monomer me grup fotokromik, forma e të cilit ndryshon kur ekspozohet ndaj dritës me një gjatësi vale të caktuar, atëherë mund të ndryshohet hapi i spirales në strukturën kolesterike. Me fjalë të tjera, duke rrezatuar një material me dritë, është e mundur të ndryshohet ngjyra e tij. Kjo veti e materialit që rezulton mund të përdoret për të regjistruar dhe ruajtur informacionin e ngjyrave, në holografia Dhe teknologjia e shfaqjes .
Megjithatë, hapi i spirales mund të ndryshohet jo vetëm nga veprimi i ndryshimeve të dritës dhe temperaturës (si në imazhet termike), por edhe nga veprimi i fushave elektrike dhe magnetike. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të futni elektroaktiv ose magnetoaktive grupe. Ndikimi i një fushe elektrike ose magnetike çon në orientimin e molekulave të kristalit të lëngshëm dhe në shtrembërim, dhe më pas në zbërthimin e plotë të spirales kolesterike.
Studimi i polimereve të kristalit të lëngshëm, të cilët janë shumë më të rinj se kristalet e lëngëta me peshë molekulare të ulët, do të hapë shumë aspekte më të paeksploruara të sjelljes së tyre fiziko-kimike.
