4.2.2. Polimerlerin camsı ve oldukça elastik halleri
Camsı durum, E≈2.2·10 3 -5·10 3 MPa elastik modülün yüksek değerlerine sahip küçük elastik deformasyonlarla karakterize edilen, amorf polimerlerin katı durumunun formlarından biridir. Bu deformasyonlar, ana zincirin atomları arasındaki mesafelerde ve bağ açılarında hafif bir değişiklikle ilişkilidir.
Oldukça elastik durum, büyük geri dönüşümlü deformasyonlar (% 600-800'e kadar) ve polimerin elastik modülünün düşük değerleri (0.2-2 MPa) ile karakterize edilir. Yüksek derecede elastik deformasyon sırasında bir polimerin gerilmesine ısı biçiminde enerji salınımı eşlik ederken, büzülmeye sıkışma eşlik eder. Deforme olabilen bir polimerin elastik modülü artan sıcaklıkla artarken, camsı durumdaki elastik modülü azalır. Segmentlerin hareketinden kaynaklandığı ve dolayısıyla gevşeme moleküler kinetik bir süreç olduğu için zamanla yüksek düzeyde elastik deformasyon meydana gelir.
Polimerlerin camsı ve oldukça elastik hallerde deformasyonu sırasında ortaya çıkan elastik kuvvetin doğası Bölüm'de tartışılmaktadır. 2.2.1. İlk durumda, ikinci entropide iç enerjideki bir değişiklikle ilişkilidir. En olası makromoleküler bobin boyutlarının restorasyonu ile ilişkili entropik esnekliğin moleküler mekanizması, Bölüm'de ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. 2.2.
Oldukça elastik durum en açık şekilde "çapraz bağlı" kauçuklarda kendini gösterir; lastik Doğrusal polimerlerde, geri döndürülemez deformasyon, tersinir deformasyonun üzerine bindirilir; akış. -100 ile 200 °C arası çeşitli sıcaklık aralıklarında polimerlerde oldukça elastik bir durum gözlemlenebilir. Yüksek derecede elastik malzemelerin teknik kullanımı, bunların şok emici özellikleri ve düşük elastik modülü ile ilgilidir.
Yüksek frekanslı bir dış periyodik kuvvete maruz kaldığında, oldukça elastik durumdaki polimerler, segmentlerin hareketliliğinin "donması" ile ilişkili olmayan elastik-sert deformasyon durumuna dönüşebilir (Tablo 4.1). Yapısal cam geçiş sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda kuvvet alanlarındaki bu tür cam geçişine mekanik cam geçiş adı verilir. Bu olgunun doğası daha önce bu bölümde tartışılmıştı. 2.3.4.
Polimerlerin camsı geçişi bir gevşeme sürecidir. Gevşeme ile ilişkilidir, yani. ana zincirin 5-20 atomunu içeren makromoleküllerin bölümlerini hareket ettirerek (esnekliğine bağlı olarak). Bu süreç belirgin bir işbirlikçi karaktere sahiptir.
Camsı geçiş sırasında ısı kapasitesi, hacimsel genleşme sıcaklık katsayısı ve termal sıkıştırılabilirlik katsayısında ani bir değişiklik olurken, özgül hacim, entalpi ve entropi eğrilerinde sadece bir bükülme gözlenir. T T s'de Gibbs fonksiyonunun ikinci türevleri
aniden değişir, bu da ikinci dereceden bir faz geçişinin işaretidir. Buna rağmen camsı geçiş bir faz geçişi değildir.
Tablo 4.1 Camsı geçiş sıcaklığı, sterik faktör (esneklik) σ ve çeşitli polimer sınıflarının Kuhn segmenti
|
Kuhn segmenti, nm | |||
|
Esnek zincirli polimerler: | |||
|
polikloropren | |||
|
Polidpmetilsploksan | |||
|
Polyesterler | |||
|
Cis-poliizonren (doğal kauçuk) | |||
|
Polibutadien | |||
|
Alifatik poliamidler | |||
|
Polimetil metakrilat | |||
|
Paul ve metil akrilik | |||
|
polibütil akrilat | |||
|
Polivinil asetat | |||
|
Polistiren | |||
|
Polietilen | |||
|
Polipropilen | |||
|
poliakrilonitril | |||
|
Polivinil klorür | |||
|
Sert zincirli polimerler: | |||
|
Tereftalik asit ve fenolftalein poliarilat | |||
|
Tereftalik asit ve aniftaleinin poliamidi | |||
|
Polimid dianhidrit 3,3",4,4"-tetrakarboksifenil oksit ve anilin floren |
Çünkü bu, sistemin dengesiz, yarı kararlı bir durumuna yol açar. Bu bir dizi kinetik özellik ile doğrulanır:
soğuma hızında bir azalma ile cam geçiş sıcaklığında monoton ve sınırsız bir azalma veya bunun tersi;
camsı geçiş ve ikinci dereceden faz geçişi sırasında ısı kapasitesindeki değişimin ters yönünde (camsı geçiş sırasında ısı kapasitesi azalır).
Tipik olarak, soğutma hızı 10 kat değiştiğinde camsı geçiş sıcaklığı yaklaşık 3 °C değişir ve yalnızca bazı durumlarda 10-15 °C değişebilir. Bartenev, farklı sıcaklık değişim oranlarında cam geçiş sıcaklığını hesaplamak için bir formül önerdi:
burada c malzeme sabitidir; °C/s cinsinden ortak ısıtma hızı.
Cam geçiş teorileri. Herhangi bir kinetik birimin hareketliliği, formül (2.93)'e göre aktivasyon enerjisine üstel olarak bağlı olan t gevşeme süresi ile belirlenir. Azalan sıcaklıkla birlikte segmentlerin hareketi için aktivasyon enerjisinin hızla arttığı, bunun polimerin serbest hacminde bir azalma ve işbirlikçi gevşeme sisteminde bir artışla ilişkili olduğu gösterilmiştir. Camsı geçiş sırasında serbest hacim minimum değere ulaşır ve segmentlerin hareketi durur. Vst polimerinin serbest hacmi aşağıdaki ifadeyle belirlenir:
burada V toplam hacimdir, yani. polimer gövdenin gerçek hacmi; V3 - makromoleküllerin hacmine eşit işgal edilen hacim. Serbest hacim, kökeni yapının heterojenliği ile ilişkili olan mikro gözenekler formunda polimer boyunca dağıtılır.
Isıtma sırasında vücut hacmindeki değişiklik katsayı ile karakterize edilir.
Uzantılar. T > Tc'de polimerin hacmindeki değişiklik esas olarak serbest hacimdeki değişiklik tarafından belirlenir; bu bölge için genleşme katsayısı 1 olarak gösterilir. T'de< 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:
Gibbs ve Di Marzio'nun teorisinde, bir polimerin cam geçiş süreci, makromolekülün olası konformasyonlarının sayısıyla belirlenen sistemin termodinamik durumu perspektifinden değerlendirilir. Zincir birimlerini yönlendirmenin olası yollarının, uyumluların yüksek ε 1 ve düşük ε 2 enerji değerlerine karşılık gelen iki uç duruma indirgenebileceği varsayılmaktadır. Zincirin rotasyonel izomer modeliyle ilgili olarak, birincisi ±gauche izomerlerine, ikincisi ise trans izomerlerine atfedilebilir. T > Tc'de polimer, büyük bir konformasyonel set ve önemli molar konformasyonel entropi S K ile karakterize edilir. Sıcaklık düştükçe segmentlerin termal hareketinin yoğunluğu azalır, yani. zincirin esnekliği, bu nedenle, iç enerjinin büyük (ε 1) değerlerine karşılık gelen konformasyonlar donar ve S K azalır. Belirli bir T = T2 sıcaklığında, trans konformasyonlarının "+" veya "-" gauche'ye geçişi imkansız hale gelir ve segmentlerin termal hareketi durur. Bu, konformasyonel entropiyi hesaplamak için Boltzmann formülünü uygularsak ve termodinamik olasılığın konformasyon numarasına eşit olduğunu varsayarsak, ∆S K = 0 anlamına gelir.
T2, aşırı soğutulmuş bir sıvının (bu durumda amorf bir polimerin) bir kristale kıyasla aşırı entropisinin sıfır olduğu sıcaklık olduğundan, Gibbs-Di Marzio teorisinde cam geçişi, ikinci dereceden bir faz geçişi olarak kabul edilir. Aslında, cam geçişi sırasında, böyle bir geçişin bazı resmi işaretleri gözlenir - ısı kapasitesinde bir sıçrama, hacimsel genleşme katsayısında keskin bir değişiklik, vb. Ek olarak, cam geçişi sırasında, gauche'nin yeniden dağıtıldığı ve Trans izomerler Gibbs-Dee Marzio teorisine göre önerildiği gibi gerçekleşir. Pratikte her zaman T c > T 2 olduğu ortaya çıktı. Bu nedenle teorinin yazarları, polimerlerdeki gevşeme olgusunun minimuma indirildiği, yalnızca sonsuz küçük polimer soğuma hızlarında T2 = Tc olduğunu varsaydılar. Ancak bu koşul altında bile cam geçişini ikinci dereceden faz geçişiyle özdeşleştirmek yanlıştır çünkü Cam geçişi, herhangi bir sıcaklıkta entropisi kristal durumun entropisinden daha büyük olan yarı kararlı bir durumu sabitler. Dolayısıyla T2 ve Tc'de birbiriyle ilişkili iki bağımsız geçişin olduğu dikkate alınmalıdır. Cam geçişinin termodinamik teorisi Adam ve Gibbs'in çalışmalarında daha da geliştirildi.
Camsı geçişin kinetik teorisi. Güçlü moleküller arası etkileşimlere sahip polar polimerler için, cam geçişinin ilk teorilerinden biri olan Zhurkov teorisi ile iyi sonuçlar elde edilir. Bu teoriye göre polimerin camsı geçişi yani. bölümlerin termal hareketinin durması, zayıf moleküller arası yapışkan bağların - dipol, donör-alıcı (hidrojen dahil) uzaysal bir ağının oluşmasından kaynaklanmaktadır.
Moleküller arası etkileşimin enerjisi sıcaklığa çok az bağlıdır, birimlerin termal hareket enerjisi ise kT ile orantılıdır. Sıcaklık düştükçe termal hareketin enerjisi azalır ve moleküller arası etkileşim kuvvetlerinin üstesinden gelmek için yetersiz kaldığında, moleküller arası bir bağ ağı oluşur, yani. cam geçişi Bu durumda, camsı bir duruma geçiş için, diğer yapısal elemanların (bağlantılar, yanal ikame ediciler) hareketi korunurken, Kuhn segmentlerinin hareketliliğini "dondurmak" yeterlidir.
Bir dizi polar polimer (poliamidler, polivinil alkol, jelatin) için camsı bir duruma geçiş sırasında moleküller arası bağların oluşumu IR spektroskopisi ile kanıtlanmıştır. Zhurkov'un teorisine göre, polimerin polaritesi ve dolayısıyla zincir sertliği arttıkça cam geçiş sıcaklığının değeri artar (Şekil 4.7).
Düşük molekül ağırlıklı bileşiklerin küçük ilaveleriyle polimerlerin polar gruplarının bloke edilmesi, makromoleküler etkileşimde ve buna bağlı olarak cam geçiş sıcaklığında bir azalmaya yol açar. Deneysel veriler bu konumu doğrulamaktadır.
Yukarıdakilere dayanarak, camsı geçiş sıcaklığının öncelikle zincirin esnekliğini belirleyen faktörlere ve konformasyonel geçişlerin olasılığına bağlı olacağı açıktır. Zincirin esnekliği, ana zincirdeki bağların doğasının yanı sıra bu zincirdeki ikame edicilerin hacmi ve polaritesi tarafından belirlenir. Örneğin, eter bağlarının bir zincire eklenmesinin esnekliğini arttırdığı ve amid gruplarının onu azalttığı bilinmektedir. Buna göre ilk durumda camsı geçiş sıcaklığı düşer, ikinci durumda ise artar (bkz. Tablo 4.1). Bir milletvekilinin etkisi çoğunlukla şu şekilde kendini gösterir:
sözde toplu deforme olmayan ikame ediciler cam geçiş sıcaklığını arttırır, örneğin polistiren ve polivinilnaftalin için sırasıyla 100 °C ve 211 °C'dir;
esnek yan gruplar cam geçiş sıcaklığını düşürür, örneğin polimetil akrilat ve polibütil akrilat sırasıyla 2°C ve -40°C cam geçiş sıcaklığına sahiptir;
İkame edicinin polaritesindeki bir artış, dönme özgürlüğünün kısıtlanması nedeniyle zincirin esnekliğinde bir azalmaya ve bunun sonucunda cam geçiş sıcaklığında bir artışa yol açar.
Yukarıda belirtildiği gibi düşük moleküler ağırlık değerleri bölgesinde, ikincisi polimerin cam geçiş sıcaklığını etkiler. Bu, kısa zincirler içeren polimerin serbest hacmindeki bir artışla açıklanır, çünkü uçları makromoleküllerin yoğun bir şekilde paketlenmesini önler. Düşük molekül ağırlıklı bir polimerin aşırı serbest hacmi, makromoleküllerin konformasyonel geçişlerinin, daha yüksek molekül ağırlıklı bir polimerle karşılaştırıldığında daha düşük sıcaklıklarda meydana gelebilmesine yol açar.
Çapraz bağlı polimerler söz konusu olduğunda, tam tersi bir olay meydana gelir - çapraz bağlanma makromolekülleri "bir araya getirir", bu da serbest hacimde bir azalmaya ve "çapraz bağlı" polimerin cam geçiş sıcaklığında bir artışa yol açar. doğrusal olan.
| " |
Olenta şirketi çok çeşitli polimer malzemeler satıyor. Sıvı kristal polimerler de dahil olmak üzere her zaman yüksek kaliteli termoplastiklerimiz mevcuttur. Olenta'da çalışan çalışanlar daha yüksek uzmanlık eğitimine sahiptir ve polimer üretiminin özellikleri konusunda mükemmel bir anlayışa sahiptir. Malzeme seçimi ve teknolojik sürecin organizasyonu konusunda bizden her zaman tavsiye ve her türlü yardımı alabilirsiniz.
Sıvı kristal polimerler çok yüksek sertlik ve mukavemete sahiptir. Döküm yaparken flaş üretmezler. Hassas döküm için önerilir. Mükemmel boyutsal stabiliteye sahiptirler. Çok kısa soğuma süreleri ile karakterize edilir. Son derece düşük eklem mukavemeti ile karakterize edilirler. Burada Toray'ın sıvı kristal polimerini bulacaksınız. Malzeme Japonya'daki bir fabrikada üretilmektedir.
Toray tarafından üretilen sıvı kristal polimer
| dolgu | Marka | Tanım | Başvuru |
| Cam dolgu | Yüksek mukavemetli polimer, %35 cam dolgulu | Mikroelektronik |
|
| Kısa cam | Yüksek akışlı polimer, %35 cam dolgulu | Mikroelektronik |
|
| Kısa cam ve mineraller | Süper yüksek akışlı polimer, %30 cam dolgulu | Mikroelektronik |
|
| Antistatik polimer, %50 dolgulu | Mikroelektronik |
||
| Cam ve mineraller | Düşük çarpılma, %50 dolum | Mikroelektronik |
|
| Mineraller | Düşük çarpıklık, %30 dolum | Mikroelektronik |
Sıvı kristal polimerlerin özellikleri
Geleneksel polimer bileşiklerinden farklı olarak bu malzemelerin bir takım ayırt edici özellikleri vardır. Sıvı kristal polimerler, dış koşulların etkisi altında durumlarını değiştirebilen yüksek moleküllü bileşiklerdir. Esnek moleküler bağlar nedeniyle, bir makromolekül zinciri geniş bir aralıkta şeklini değiştirme ve kararlı ve dayanıklı bir kristal yapı oluşturma kapasitesine sahiptir.
Bu polimerler erime noktasına kadar stabil mukavemet özelliklerini korurlar. Çok yüksek kimyasal dirence ve dielektrik özelliklere sahiptirler.
Sıvı kristal polimerler elektronik bileşenlerin, mikrodalgaya dayanıklı pişirme kaplarının ve tıbbi aletlerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
OLENTA şirketi hakkında
Şirketimizin birçok avantajı vardır:
- uygun fiyatlar;
- geniş deneyime sahip uzmanlar;
- son teslim tarihlerine ve anlaşmalara sıkı sıkıya bağlılık;
- geniş bir yelpazede yapısal plastikler;
- en büyük polimer üreticileriyle işbirliği.
OLENTA, sıvı kristal polimerleri yalnızca güvenilir üreticilerden tedarik etmektedir. Bu sadece kusursuz kaliteyi garanti etmekle kalmaz, aynı zamanda tedarik kesintileri veya yükümlülüklerin uygunsuz şekilde yerine getirilmesiyle ilgili riskleri de en aza indirir.
Moskova Devlet Üniversitesi Kimya Fakültesi Makromoleküler Bileşikler Bölümü'nde kıdemli bir araştırmacı, doçent, Kimya Bilimleri Doktoru, 2009 yılı genç bilim adamları için Rusya Federasyonu Cumhurbaşkanlığı Ödülü sahibi kıdemli bir araştırmacının verdiği bir dersin transkriptini yayınlıyoruz. , Alexey Bobrovsky, 2 Aralık 2010'da Politeknik Müzesi'nde "Halka Açık Dersler Polit. RU" projesi kapsamında verildi.
Ayrıca bakınız:
Ders metni. Bölüm 1
İyi akşamlar! Yönetmelikte birkaç değişiklik yapmak istiyorum: ders iki bölümden oluşuyor: önce sıvı kristaller, sonra sıvı kristal polimerler, bu yüzden ilk bölümden sonra bazı sorular sormanızı öneririm. Daha kolay olacak.
Bu derse hazırlanırken kendime koyduğum asıl görevin, size sıvı kristaller ve bunların kullanımı hakkında bol miktarda bilgi yüklemek değil, bir şekilde sıvı kristallerle ilgilenmenizi sağlamak, size bilgi vermek olduğunu söylemek isterim. bazı başlangıç kavramları: ne olduklarını ve faydacı bir bakış açısıyla değil (nerede kullanılabilecekleri), bilim ve sanat açısından (kendi içlerinde ne kadar güzel olduklarını) ne kadar güzel ve ilginç olduklarını gösterir. Raporumun planı.
Öncelikle sıvı kristal halinin ne zaman ve nasıl keşfedildiğini, sıvı kristalleri diğer nesnelere göre benzersiz kılan şeyin ne olduğunu anlatacağım, raporumun ikinci bölümünde ise sıvı kristal polimerlerden ve neden ilginç ve harika olduklarından bahsedeceğim. .
Herkes çoğu maddede moleküllerin kristal bir durum oluşturduğunu, moleküllerin üç boyutlu bir kristal kafes oluşturduğunu, belirli bir sıcaklığa ısıtıldığında üç boyutlu düzenli bir durumdan bir faz geçişinin gözlendiğini bilir. düzensiz sıvı hali ve daha fazla ısıtmayla - gaz halindeki bir duruma . Bir sıvının toplam durumuna sahip olan ancak yine de bir düzene sahip olan bazı ara fazların olduğu ortaya çıktı: üç boyutlu değil, iki boyutlu veya başka bir dejenere düzen. Şimdi neyden bahsettiğimizi açıklayacağım.
Maddenin alışılmadık bir durumuna (o zamanlar bu terim mevcut olmasa da maddenin sıvı kristal durumuna) ilişkin ilk rapor 1888'de gerçekleşti. Diğer bazı verilere göre, maddenin bu kadar alışılmadık bir durumu 1850'de kaydedildi, ancak genel olarak 1888'de Avusturyalı bir bilim adamı olan Friedrich Reinitzer'in, kolesterolün bir türevi olan kolesteril benzoat maddesini incelediği ve ısıtıldığında 145°C'de kristal faz (beyaz toz) garip bulutlu bir sıvıya dönüşür ve 179°'ye daha fazla ısıtıldığında sıradan şeffaf bir sıvıya geçiş gözlenir. Saf kolesteril benzoata sahip olduğundan emin olmadığı için bu maddeyi saflaştırmaya çalıştı, ancak yine de bu iki faz geçişi yeniden üretildi. Bu maddenin bir örneğini arkadaşı fizikçi Otto von Lehmann'a gönderdi. Lehman, dokunulduğunda yumuşak olan ve sıradan sert kristallerden farklı olan plastik kristaller de dahil olmak üzere sıradan kristaller üzerinde çalıştı. Ana çalışma yöntemi polarizasyon optik mikroskobuydu - ışığın bir polarizörden geçtiği, bir maddeden geçtiği ve ardından bir analizörden ince bir madde tabakası boyunca geçtiği bir mikroskop. Polarizör ile analiz cihazı arasına belirli bir maddenin kristalleri yerleştirildiğinde, dokuları (farklı kristalli maddeler için karakteristik görüntüler) görebilir ve böylece kristallerin optik özelliklerini inceleyebilirsiniz. Otto von Lehmann'ın, ara durumun, yanılsamanın nedeninin ne olduğunu anlamasına yardımcı olduğu ortaya çıktı. Otto von Lehmann, kristalli maddelerin, kristallerin tüm özelliklerinin yalnızca moleküllerin şekline bağlı olduğuna, yani bu kristalde nasıl konumlandıkları önemli olmadığına, moleküllerin şeklinin önemli olduğuna ciddi şekilde ikna olmuştu. Ve sıvı kristaller söz konusu olduğunda haklıydı; moleküllerin şekli, sıvı kristal faz oluşturma yeteneğini (esas olarak moleküllerin şekli) belirler. Burada, bence en önemlisi olan sıvı kristallerin incelenmesindeki ana tarihsel aşamalardan bahsetmek istiyorum.
1888'de Reinitzer, yumuşaklığı sıvı olarak adlandırılabilecek kadar olan kristallerin bulunduğunu yazdı, ardından Lehmann akan kristaller hakkında bir makale yazdı, hatta bu terimi icat etti. sıvı kristaller. Önemli bir tarihsel olay: 20-30'larda Sovyet fizikçi Fredericks, çeşitli manyetik ve elektrik alanlarının sıvı kristallerin optik özellikleri üzerindeki etkisini inceledi ve önemli bir şey keşfetti: sıvı kristallerdeki moleküllerin yönelimi, sıvı kristallerin etkisi altında çok kolay değişiyor. Dış alanların etkisi çok zayıftır ve çok hızlı değişir. 60'lı yılların sonlarından bu yana, sıvı kristal sistemleri ve sıvı kristal fazları üzerine yapılan çalışmalarda bir patlama başladı ve bu, bunların nasıl kullanılacağını öğrendikleri gerçeğiyle ilişkilendirildi. İlk olarak sıradan elektronik dijital saatlerde bilgi görüntüleme sistemleri için, daha sonra hesap makinelerinde ve bilgisayar teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, sıvı kristallerin ekran üretiminde aktif olarak kullanılabileceği ortaya çıktı. Doğal olarak böyle bir teknolojik sıçrama, sıvı kristallerin temel bilim açısından incelenmesini teşvik etti, ancak sıvı kristallerle ilgili bilimsel keşifler arasındaki zaman farkının ne kadar büyük olduğunu belirtmek isterim. Aslında insanlar meraktan ilgileniyordu, faydacı bir ilgi yoktu, kimse nasıl kullanılacağını bilmiyordu ve üstelik o yıllarda (20-30'lar) görelilik teorisi çok daha ilginçti. Bu arada Fredericks, Sovyetler Birliği'nde görelilik teorisinin popülerleştiricisiydi, sonra bastırıldı ve kamplarda öldü. Aslında sıvı kristallerin keşfinin üzerinden, onları kullanmayı öğrenene kadar 80 yıl geçti. Bilim finansmanının özelliklerinden bahsederken bu örneği sıklıkla veriyorum.
Ana sıvı kristal faz türleri üzerinde durmak istiyorum. Mezofaz yani sıvı kristal faz nasıl çalışır?
Tipik olarak sıvı kristal faz, çubuk veya disk şeklinde bir şekle sahip olan, yani öncelikle çubuklar veya diskler olmak üzere şekil anizometrisine sahip olan moleküller tarafından oluşturulur. Kurulumu kolay iyi bir deney hayal edebilirsiniz: Çubukları rastgele bir kutuya döküp sallarsanız, bu sallamanın sonucunda çubukların paralel olarak istiflendiğini fark edeceksiniz, bu da en basit nematik işlemin nasıl yapıldığıdır. aşama düzenlenmiştir. Belirli bir yön boyunca yönelimsel bir düzen vardır ancak moleküllerin kütle merkezi düzensizdir. Kütle merkezi düzlemlerde olduğunda, yani bu tür katmanlı fazlarda, örneğin smektik tipte çok daha karmaşık fazlar vardır. Kolesterik faz çok ilginçtir: yerel düzeni nematik olanla aynıdır, oryantasyon düzeni vardır, ancak yüzlerce nanometrelik bir mesafede belirli bir bükülme yönüne sahip sarmal bir yapı oluşur ve görünümü Bu aşama moleküllerin kiral olmasından kaynaklanmaktadır, yani böyle bir sarmal büküm oluşturabilmek için moleküler kiralitenin (bunun ne olduğunu daha sonra açıklayacağım) olması gerekmektedir. Bu aşamanın aynı zamanda nematik aşama gibi ilginç özellikleri de vardır ve bazı uygulama alanları da bulabilir. Bahsettiğim aşamalar en basit aşamalardır. Mavi aşamalar olarak adlandırılanlar var.
Polimerlerden bahsederken biraz üzerinde duracağım, bu biraz benim işimle alakalı. Burada bu çizgiler moleküllerin yönelim yönünü gösterir ve bu tür fazların ana yapısal elemanı, moleküllerin uzun eksenlerinin yöneliminin akıllıca değiştiği, yani bu silindirin merkezinde yönelimin olduğu silindirlerdir. silindirin ekseni ve çevreye doğru uzaklaştıkça bir dönme gözlenir. Bu fazlar yapı açısından çok ilginçtir, polarizasyon mikroskobunda çok güzeldir ve düşük molekül ağırlıklı sıvı kristaller söz konusu olduğunda bu fazların derecenin onda biri kadar, en iyi ihtimalle 2 düzeyinde mevcut olduğuna dikkat etmek önemlidir. -3° sıcaklık aralığında ve polimerler söz konusu olduğunda bu ilginç yapıları yakalamayı başardım, bunu size daha sonra anlatacağım. Biraz kimya. Sıvı kristal moleküllerin yapıları neye benziyor?
Genellikle 2-3 benzen halkasından oluşan aromatik bir kısım bulunur, bazen doğrudan bağlı iki aromatik halka olabilir, bir bağlayıcı kısım da olabilir. Bu parçanın uzamış olması yani uzunluğunun genişliğinden fazla olması ve oldukça sert olması ve uzun bir eksen etrafında dönmesinin mümkün olması önemlidir ancak bu dönüş sırasında şeklin uzamış kalması önemlidir. Bu, sıvı kristal fazın oluşması için çok önemlidir. Molekülde esnek kuyrukların varlığı önemlidir; bunlar çeşitli alkil kuyruklarıdır ve çeşitli polar ikame edicilerin varlığı önemlidir. Bu, uygulama için önemlidir ve dipol momentleri ve dış alanlarda yeniden yönlenme yeteneği yaratır; yani bu molekül iki ana bölümden oluşur: bazı ikame edicilere (polar veya polar olmayan) sahip mezojenik bir parça ve esnek bir kuyruk. bu bükülebilir. Neden gerekli? Dahili bir plastikleştirici görevi görür, çünkü sert moleküller alırsanız kristalleşirler - herhangi bir mezofaz olmadan, sıvı kristal fazlar olmadan üç boyutlu bir kristal oluştururlar ve esnek kuyruk genellikle kristal arasında bir ara fazın oluşmasına yardımcı olur. ve sıradan bir izotropik sıvı. Başka bir molekül türü disk şeklindeki moleküllerdir. Aynı zamanda mesafazlar da oluşturabilen bu tür disklerin genel yapısı şöyledir, ancak uzun moleküllere dayalı fazlardan tamamen farklı bir yapıya sahiptirler. Sıvı kristallerin polarizasyon mikroskobu altında ne kadar güzel göründüğünü size vurgulamak isterim.
Polarizasyon mikroskobu, sıvı kristalleri incelemek için ilk yöntemdir, yani bir araştırmacının çapraz polarizörlerin polarizasyon mikroskobunda gözlemlediği resimden, ne tür bir mezofazın, ne tür bir sıvı kristal fazın oluştuğuna karar verilebilir. Bu, molekülleri yalnızca yönelimsel bir düzen oluşturan nematik fazın karakteristik tablosudur. Smektik aşama böyle görünüyor. Tüm bunların ölçeği hakkında bir fikir vermek gerekirse, moleküler ölçekten çok daha büyüktür: resmin genişliği yüzlerce mikrondur, yani makroskobik bir resimdir, dalga boyundan çok daha büyüktür. görünür ışıktan. Ve bu tür resimleri analiz ederek nasıl bir yapının var olduğuna karar verilebilir. Doğal olarak, bu mezofazların yapısını ve bazı yapısal özelliklerini belirlemek için daha doğru yöntemler vardır - X-ışını kırınım analizi, çeşitli spektroskopi türleri gibi yöntemler - bu, moleküllerin nasıl ve neden bir şekilde paketlendiğini anlamamızı sağlar. .
Başka bir resim türü, kısa DNA parçalarının (sulu çözelti) konsantre bir çözeltisidir - böyle bir resim Colorado Üniversitesi'nde elde edilmiştir. Genel olarak konuşursak, biyolojik nesnelerde sıvı kristal fazların oluşumunun önemi ve özellikleri ayrı bir geniş tartışma konusudur ve bu konuda uzman değilim ancak biyolojik nitelikteki birçok polimerin bir sıvı üretebileceğini söyleyebilirim. kristal fazdır, ancak bu genellikle liyotropik bir sıvı kristal fazdır, yani bu sıvı kristal fazın oluşması için su gibi bir çözücünün mevcut olması önemlidir. Bunlar benim aldığım resimler.
Kolesterik mezofazın neye benzediği budur - tipik resimlerden biri. Faz geçişlerinin ne kadar güzel göründüğünü göstermek istiyorum: Sıcaklık değiştiğinde bir faz geçişini gözlemleyebiliriz.
Sıcaklık değiştiğinde kırılmada bir değişiklik gözlenir, böylece renkler değişir, geçişe yaklaşırız - ve izotropik bir erimeye geçiş gözlenir, yani her şey kararır, çapraz polarizörlerde karanlık bir resim görülür.
Başka bir durumda, biraz daha karmaşık: ilk başta karanlık bir resim görünüyor, ancak doğa bizi aldatıyor, moleküller izotropik bir eriyik gibi görünecek şekilde yönlendirilmiş, ancak sıvı kristal faz vardı. Burada başka bir sıvı kristal faza geçiş söz konusudur; soğuduktan sonra oryantasyonda daha düzenli değişiklikler olur. Kırmızı renk, sarmalın belirli bir adımına sahip sarmal bir yapı ile ilişkilendirilir ve sarmalın aralığı değişir, sarmal bükülür, dolayısıyla renklerde bir değişiklik olur. Çeşitli ayrımlar görülebilir, yani spiral bükülüyor ve şimdi bir noktada bu numunenin kristalleşmesi gözlemlenecek, tüm bunlar maviye dönecek. Bunu, örneğin sıvı kristalleri incelemeye yönelik kişisel motivasyonlarımdan birinin, onların güzelliği olması, onlara mikroskoptan keyifle bakmam, bunu her gün yapmanın mutluluğunu yaşamam ve estetik ilginin desteklenmesiyle gösteriyorum. bilimsel ilgiyle. Artık kristalleşme olacak, her şey gerçek zamanlı olarak gerçekleşecek. Herhangi bir özelliğim yok, mikroskoba monte edilmiş sıradan bir sabunluk, dolayısıyla kalitesi uygun. Burada bu bileşiğin küreselleri büyüyor. Bu bileşik bizim için Çek Cumhuriyeti'ndeki kimyagerler tarafından sentezlendi. (LCD bileşiklerini de kendimiz sentezliyoruz.) Neden yaygın olarak kullanıldıkları hakkında biraz söz etmek gerekiyor.
Her birimiz yanımızda az miktarda sıvı kristal taşıyoruz, çünkü tüm cep telefonu monitörleri sıvı kristallere dayanmaktadır; bilgisayar monitörleri, ekranlar, televizyon monitörleri ve genel olarak plazma monitörler ve LED monitörlerin ciddi rekabetinden bahsetmiyoruz bile - o zaman, bildiğim kadarıyla (bu konuda uzman değilim), hayır. Sıvı kristaller stabildir ve görüntüyü değiştirmek için fazla voltaj gerektirmezler; bu çok önemlidir. Sıvı kristallerde, özelliklerin anizotropisi olarak adlandırılan önemli bir kombinasyon gözlenir, yani ortamdaki farklı yönlerdeki özelliklerin farklılığı, düşük viskoziteleri, diğer bir deyişle akışkanlık, bir tür optik oluşturmak mümkündür. Milisaniye, hatta mikrosaniye karakteristik bir anahtarlama süresiyle geçiş yapacak ve tepki verecek cihaz, gözün bu değişimin hızını fark etmediği zamandır, bu nedenle LCD'lerin ve televizyon ekranlarının varlığı mümkündür ve dış alanlara karşı çok yüksek hassasiyet vardır. Bu etkiler Fredericks'ten önce keşfedildi ama onun tarafından incelendi ve şimdi bahsedeceğim yönelim geçişine Fredericks geçişi deniyor. Basit bir dijital saat kadranı nasıl çalışır ve sıvı kristaller neden bu kadar yaygın olarak kullanılır?
Cihaz şuna benziyor: bir sıvı kristal tabakası var; çubuklar sıvı kristal molekülündeki yönelim yönünü temsil eder, elbette ölçeksizdirler, tasarım öğelerinin geri kalanından çok daha küçüktürler, iki polarizör vardır, bunlar öyle bir şekilde çaprazlanmıştır ki eğer hiçbir şey olmasaydı sıvı kristal katman olduğundan ışık bunların içinden geçemez. Bir elektrik alanının uygulanabilmesi için üzerine ince bir iletken tabakanın uygulandığı cam alt tabakalar vardır; Ayrıca, sıvı kristal moleküllerini belirli bir şekilde yönlendiren çok zor bir katman da vardır ve yönlendirme, moleküller üst substratta bir yönde ve diğer substratta - dik yönde yönlendirilecek şekilde ayarlanır. yani, sıvı kristal moleküllerinin bükülme yönelimi düzenlenir, böylece ışık bir polarizöre düştüğünde polarize olur - sıvı kristal bir ortama girer ve polarizasyon düzlemi, sıvının yönelimini takiben döner. kristal molekül - bunlar sıvı kristal moleküllerin özellikleridir. Buna göre düzlem polarizasyonda 90° dönmesi nedeniyle ışık bu geometriden sakin bir şekilde geçer ve bir elektrik alanı uygulandığında moleküller elektrik alanı boyunca sıralanır ve dolayısıyla polarize ışık polarizasyonunu değiştirmez. ve başka bir polarizörden geçemez. Karanlık bir görüntü bu şekilde ortaya çıkar. Gerçekte kol saatinde bir ayna kullanılır ve kişinin bazı görüntüleri görselleştirmesine olanak tanıyan bölümler yapılabilir. Bu en basit şemadır elbette, sıvı kristal monitörler çok daha karmaşık yapılardır, çok katmanlıdır, katmanlar genellikle çok incedir - onlarca nanometreden mikrona kadar - ancak prensip temelde aynıdır ve bu geçiş, Moleküllerin elektrik veya manyetik alan boyunca yöneliminin değişmesine (monitörler daha kolay olduğu için elektrik alanını kullanır) Fredericks geçişi (etkisi) adı verilir ve bu tür cihazların tamamında aktif olarak kullanılır. İlk prototip, kadrandaki nematik bir ekrandır.
Bu da bir sıvı kristal molekülünü yeniden yönlendirmek için ne kadar küçük bir elektrik alanına ihtiyaç duyulduğunu gösteren bir resim. Aslında bu, elektrolit olarak iki patatesten oluşan galvanik bir hücredir, yani böyle bir yeniden yönlendirme için 1V civarında çok küçük bir voltaj gereklidir, bu nedenle bu maddeler bu kadar yaygın olarak kullanılmaktadır. Kolesterik sıvı kristallerden bahsettiğimiz diğer bir uygulama ise, daha detaylı olarak bahsedeceğim, sıcaklığa bağlı olarak renk değiştirebilmelerinden kaynaklanmaktadır.
Bunun nedeni spiralin farklı eğimidir ve örneğin sıcaklık dağılımını görselleştirmek mümkündür. Küçük moleküllü sıvı kristallerden bahsetmeyi bitirdim ve polimer sıvı kristallere geçmeden önce onlar hakkındaki sorularınızı dinlemeye hazırım.
Dersin tartışılması. Bölüm 1
Tatyana Sukhanova, Biyoorganik Kimya Enstitüsü: Amatörün sorusuna cevap verin: Sıvı kristallerin rengi hangi aralıkta değişir ve bu onların yapısına nasıl bağlıdır?
Alexey Bobrovsky: Kolesterik sıvı kristallerden bahsediyoruz. Burada renk, kolesterik sarmalın aralığına bağlı olarak değişir. Sırasıyla görünmez bölge olan UV bölgesinde ışığı seçici olarak yansıtan kolesterikler var ve kızılötesi bölgede bu periyodiklik nedeniyle ışığı seçici olarak yansıtan kolesterikler var, yani mikronlardan, onlarca mikrondan bahsediyoruz ve Polarize optik mikroskopta gösterdiğim renkli resimlerde ise durum daha karmaşıktır ve renk, sıvı kristaldeki polarizasyon düzlemi olan polarize ışığın farklı şekilde dönmesinden kaynaklanmaktadır ve bu da şuna bağlıdır: dalga boyu. Karmaşık bir renk yelpazesi vardır ve görünür aralığın tamamı kapsanmaktadır, yani çeşitli renkler elde etmeyi başarabilirsiniz.
Boris Dolgin: Bize hayattan biraz daha bahseder misiniz?
Alexey Bobrovsky: Hayat hakkında? Özellikle sıvı kristallerin biyolojideki rolü hakkında?
Boris Dolgin: Evet.
Alexey Bobrovsky: Maalesef bu benim konumum değil. Sonunda kitabın linkini vereceğim. Öncelikle sıvı kristallerin biyolojideki bağlantısından bahsederken, tıpta nasıl kullanılabileceğinden bahsediyorlar - birçok farklı seçenek var. Lipid hücre zarlarında, sıvı kristalin durum makul biyolojik sıcaklıklarda meydana gelir.
Boris Dolgin: Ve bu kesinlikle bir eser değil ve bu ek bir araştırma.
Alexey Bobrovsky: Evet. Bana öyle geliyor ki, sıvı kristal halinin rolü hala tam olarak bilinmiyor ve bazen bir hücredeki DNA'nın sıvı kristal halinde var olabileceğine dair kanıtlar var, ancak bu gelecekteki araştırmalar için bir konudur. Bu benim bilim alanım değil. Daha sonra konuşacağım sıvı kristal sentetik polimerlerle daha çok ilgileniyorum.
Boris Dolgin: LCD polimerler tamamen yapay mıdır?
Alexey Bobrovsky: Evet çoğunlukla her şey yapay. Örneğin bazı böceklerin ve kelebeklerin renklendirilmesi, bu tür doğal sıvı kristallerden değil, kitinli biyolojik polimerler nedeniyle donmuş sıvı kristal halinden kaynaklanmaktadır. Renklenmenin pigmentlerden değil, polimerlerin kurnaz yapısından kaynaklandığını evrim bu şekilde ortaya çıkardı.
Mihail Potanin: Sıvı kristallerin manyetik hassasiyeti hakkında bir sorum var. Dünyanın manyetik alanlarına ne kadar duyarlılar? Onlarla pusula yapmak mümkün mü?
Alexey Bobrovsky: Hayır yapamazsın. Ne yazık ki olan bu. Sıvı kristallerin hassasiyetini ne belirler? Diyamanyetik duyarlılık ve dielektrik sabiti kavramı vardır ve bir elektrik alanı durumunda her şey çok daha uygun ve daha iyidir, yani böyle bir sıvı kristal hücreye aslında 1 V uygulamak yeterlidir - ve her şey olacak yeniden yönlendirildi ve manyetik alan söz konusu olduğunda Tesla'dan bahsediyoruz - bu tür alan güçleri, Dünya'nın manyetik alanının gücüyle kıyaslanamayacak kadar yüksek,
Lev Moskovkin: Tamamen amatörce bir sorum olabilir. Ders kesinlikle büyüleyici, estetik tatmin harika, ancak sunumun kendisi daha az. Gösterdiğiniz resimler çekirdeğe benziyor - aynı zamanda estetik açıdan da aktifler - ve Jabotinsky reaksiyonuna benziyorlar, ancak resimleriniz döngüsel değil. Teşekkür ederim.
Alexey Bobrovsky: Bu soruyu cevaplamaya hazır değilim. Buna literatürde bakmak gerekir. Polimerlerde ve sıvı kristallerde bir "ölçeklenme" teorisi, yani kendi kendine benzerlik vardır. Bu soruya cevap vermekte zorlanıyorum; bu konuda yetkin değilim.
Natalya:Şimdi Nobel Ödülleri Rus bilim adamlarına veriliyor. Sizce Fredericks hayatta kalsaydı bu ödülü alabilir miydi? Genel olarak bu konu üzerinde çalışan bilim adamlarından herhangi biri Nobel Ödülü aldı mı?
Alexey Bobrovsky: Tabii ki Fredericks'in ilk aday olacağını düşünüyorum. Savaş sırasında bir kampta öldü. Eğer 1968-1970'e kadar yaşasaydı Nobel Ödülü'nün ilk adayı olacaktı, bu çok açık. Hala harika bir fizikçi, ancak bir ödüle layık görülmedi (bilim adamlarımızdan bahsediyoruz), - Tsvetkov, St. Petersburg'daki fizikçiler okulunun kurucusudur, ne yazık ki, bir dereceye kadar dağıldı. Sıvı kristaller için Nobel Ödülü'nü kimin aldığı sorusu özel olarak dikkate alınmadı veya araştırılmadı, ancak benim görüşüme göre polimerler ve sıvı kristaller için Nobel Ödülü'nü yalnızca Paul de Gennes aldı.
Boris Dolgin: Sıvı kristalleri inceleme modası sonsuza kadar mı gitti?
Alexey Bobrovsky: Evet, elbette artık heyecan yok, çünkü en basit mezofaz (nematik sıvı kristal faz) ile ilgili zaten pek çok şey açık ve kullanım için en uygun olanı olduğu açık. Daha karmaşık aşamalara hala bir miktar ilgi vardır, çünkü iyi çalışılmış olanla karşılaştırıldığında bazı avantajlar elde edilebilir, ancak sıvı kristalin durumu hakkındaki yayınların sayısı azalmaktadır.
Boris Dolgin: Yani, anlayışta herhangi bir niteliksel sıçrama görmüyorsunuz, küresel bir gizemin olacağı hiçbir bölge görmüyorsunuz.
Alexey Bobrovsky: Sanırım tahminlerde bulunmamak daha iyi çünkü her şey olabilir. Bilim her zaman tutarlı bir şekilde gelişmez. Bazen garip sıçramalar oluyor, bu yüzden herhangi bir tahminde bulunmayı taahhüt etmiyorum.
Konstantin İvanoviç:İnsan hayatı için ne kadar güvenli olduklarını bilmek isterim.
Alexey Bobrovsky: LCD ekran yapan kişiler güvenlik testlerinden geçirilir. Bir litre sıvı kristal içerseniz muhtemelen kendinizi hasta hissedersiniz ancak miligramlar kullanıldığı için ciddi bir tehlike söz konusu değildir. Bu, termometreden kırılan cıva sızıntısından çok daha güvenlidir. Bu tamamen zararla karşılaştırılamaz. Artık sıvı kristallerin geri dönüşümü üzerine araştırmalar ortaya çıkıyor. Bu sorunun ciddiye alındığına, halihazırda büyük miktarda hurda bulunduğuna ve bunların nasıl geri dönüştürülebileceğine, ancak çevreye verilen sorunların minimum düzeyde olduğuna dair bir rapor duydum. Onlar güvende.
Boris Dolgin: Sonunda çok ilginç bir şey oldu. Kullanılmış bir LCD monitör vb. hayal ederseniz. Bundan sonra onun başına ne gelecek, neler oluyor? Nasıl bertaraf ediliyor, yok edilmiyor mu, bir şekilde ayrışıyor mu, kalıyor mu?
Alexey Bobrovsky: Dış etkiler altında ilk bozunacak şeyin sıvı kristal moleküller olduğunu düşünüyorum.
Boris Dolgin: Peki burada belirli bir özellik yok mu?
Alexey Bobrovsky: Tabii ki değil. Plastik ve polimerlerin geri dönüşümüyle ilgili sorunların çok daha karmaşık olduğunu düşünüyorum.
Oleg: Lütfen bana sıvı kristal fazların sıcaklık aralığını neyin belirlediğini söyleyin? Bildiğiniz gibi tüm modern ekranlar çok geniş bir sıcaklık aralığında çalışmaktadır. Bu nasıl başarıldı ve maddenin hangi özellikleri ve yapısı tarafından belirlendi?
Alexey Bobrovsky: Harika soru. Aslında sıradan bileşikler, ayrı ayrı sentezlenen organik bileşiklerin çoğu, gösterdiğim gibi sıcaklıklara sahiptir; kolesteril benzoat 140°'de erir, ardından izotropik ayrışma 170°'dir. Oda sıcaklığı civarında düşük bir erime noktasına sahip olan ve 50° civarında sıradan bir izotropik sıvıya dönüşen ayrı ayrı maddeler vardır, ancak bu kadar geniş bir sıcaklık aralığını, sıfırın altındaki sıcaklıklara kadar gerçekleştirmek için karışımların yapılması gerekiyordu. Farklı maddelerin geleneksel karışık bileşimleri karıştırıldığında erime noktaları büyük ölçüde azalır. Böyle bir numara. Genellikle bunlar homolog serilerdir, ekranlarda kullanılan bir bifenil türevidir, burada X ve nitril ikamesi yoktur ve farklı uzunluklardaki kuyruklar alkil kuyrukları olarak alınır ve 5-7 bileşenin karışımının düşürülmesi mümkün olur. erime noktası 0°'nin altında, berraklaşma sıcaklığını yani sıvı kristalin izotropik faza geçiş sıcaklığını 60°'nin üzerinde bırakırken - bu tam bir hiledir.
Ders metni. Bölüm 2
Öncelikle polimerlerin ne olduğunu söylemek isterim.
Polimerler, tekrar tekrar tekrarlanarak, yani aynı birimlerin kimyasal olarak bağlanmasıyla elde edilen bileşiklerdir - en basit durumda, aynı olanlar, polietilen durumunda olduğu gibi, bunlar birbirine tek bir zincirde bağlanan CH2 birimleridir. Elbette yapısı tekrarlanmayan ve çok karmaşık bir şekilde organize edilen daha karmaşık moleküller, hatta DNA molekülleri de vardır.
Ana polimer topolojisi türleri: en basit moleküller doğrusal zincirli moleküllerdir, dallanmış, tarak şeklindeki polimerler vardır. Tarak şeklindeki polimerler, sıvı kristal polimerlerin hazırlanmasında önemli bir rol oynamıştır. Yıldız şeklindeki halka bağlı polikatanlar çeşitli moleküler şekillerdedir. Sıvı kristal durumuna ilişkin araştırmalar tüm hızıyla devam ederken, sıvı kristaller incelenirken bir fikir ortaya çıktı: sıvı kristallerin benzersiz optik özelliklerini polimerlerin iyi mekanik özellikleriyle (kaplama, film oluşturma yeteneği) birleştirmek mümkün mü? ve bazı ürünler? Ve 1974'te akla gelen şey (ilk yayın vardı) - 60'ların sonlarında - 70'lerin başında sıvı kristal polimerlerin üretimine farklı yaklaşımlar önermeye başladılar.
Bir yaklaşım, çubuk şeklindeki, çubuk şeklindeki molekülleri doğrusal bir makromoleküle bağlamaktır, ancak bu tür polimerlerin sıvı kristal faz oluşturmadığı ortaya çıktı - bunlar, ısıtıldığında ayrışmaya başlayan ve hiçbir şey vermeyen sıradan kırılgan camlardır. . Daha sonra, paralel olarak, iki laboratuvarda (bunun hakkında daha sonra daha ayrıntılı olarak konuşacağım), bu tür çubuk şeklindeki moleküllerin, Rusça'da esnek aralayıcılar veya ayrıştırıcılar aracılığıyla ana polimer zincirine bağlanması için bir yaklaşım önerildi. Ve sonra şu ortaya çıkıyor: ana polimer zinciri arasında hafif bir özerklik var, büyük ölçüde bağımsız olarak ilerliyor ve çubuk şeklindeki moleküllerin davranışı, yani ana polimer zinciri, çubuk şeklindeki moleküllerin oluşumuna müdahale etmiyor sıvı kristal fazın parçaları.
Bu yaklaşımın çok verimli olduğu ortaya çıktı ve paralel olarak iki laboratuvarda - Sovyetler Birliği'ndeki Nikolai Alfredovich Plate laboratuvarında ve Ringsdorf laboratuvarında - böyle bir yaklaşım bağımsız olarak önerildi ve şu anda çalışmaktan mutluyum. Moskova Devlet Üniversitesi Kimya Fakültesi'nde Valery Petrovich Shibaev'in laboratuvarı, yani tüm bunların icat edildiği laboratuvarda çalışıyorum. Doğal olarak öncelikler konusunda anlaşmazlıklar vardı ama bunların hepsi önemsiz.
Başlıca sıvı kristal polimer türleri. Bu tür ana zincirlerden veya ana polimer zincirinin ana gruplarından bahsetmeyeceğim (bu, bu tür polimerlerin bir türüdür), esas olarak çubuk şeklindeki parçaların birbirine bağlandığı tarak şeklindeki sıvı kristal polimerlerden bahsedeceğim. esnek bir alifatik ayırıcı aracılığıyla ana zincir.
Farklı özelliklerin sentezi ve kombinasyonu açısından sıvı kristalli polimerlerin oluşturulmasına yönelik yaklaşımın önemli bir avantajı, homopolimerler elde etme olasılığıdır. Yani, örneğin burada şematik olarak gösterilen çift bağ nedeniyle bir zincir molekülü oluşturabilen bir monomer alırsınız ve bir homopolimer, yani molekülleri aynı çubuk şeklindeki parçalardan oluşan bir polimer elde edebilirsiniz. veya iki farklı parçayı birleştirerek kopolimerler yapabilirsiniz - Her ikisi de bir mezofaz oluşturabilir veya mezojenik olmayan parçaları mezojenik parçalarla birleştirebilir ve farklı bileşenleri kimyasal olarak aynı yerde olmaya zorlama yeteneğimiz olduğu ortaya çıkar. polimer sistemi. Yani böyle bir monomeri kimyasal bağlanmadan böyle bir monomerle karıştırmaya çalışırsak iki ayrı faz verirler ve bunları kimyasal olarak bağlayarak aynı sistemde olmaya zorlarız, sonra bunun nedenini göstereceğim. iyidir.
Polimer sıvı kristaller ile düşük moleküllü sıvı kristaller arasındaki önemli bir avantaj ve fark, camsı bir durum oluşturma olasılığıdır. Sıcaklık ölçeğine bakarsanız: yüksek sıcaklıklarda izotropik bir fazımız vardır, sıcaklık düştüğünde sıvı kristal faz oluşur (bu koşullar altında polimer çok viskoz bir sıvıya benzer) ve soğutulduğunda camsı durum gözlenir. Bu sıcaklık genellikle oda sıcaklığına yakın veya biraz üzerindedir ancak bu kimyasal yapıya bağlıdır. Böylece, sıvı olan veya kristal duruma geçen düşük molekül ağırlıklı bileşiklerin aksine yapı değişir. Polimerler söz konusu olduğunda, bu yapının onlarca yıl devam edebilen camsı bir halde donmuş olduğu ortaya çıkar ve bu, uygulama açısından önemlidir; örneğin, bilgilerin depolanmasını kaydetmek için, düzeni değiştirebiliriz. molekülün yapısı ve yönelimi, molekülün parçaları ve oda sıcaklığında dondurulması. Bu, polimerlerin düşük molekül ağırlıklı bileşiklerden önemli bir farkı ve avantajıdır. Polimerler başka ne işe yarar?
Bu videoda sıvı kristal elastomer gösterilmektedir, yani ısıtıldığında büzüşen ve soğuduğunda genişleyen bir lastik bant gibi hissettiriyor. Bu çalışma internetten alınmıştır. Bu benim çalışmam değil, burada hızlandırılmış bir görüntü var, yani gerçekte bu geçiş ne yazık ki onlarca dakika içinde gözlemleniyor. Bu neden oluyor? Oldukça düşük bir cam geçiş sıcaklığına sahip olan, yani oda sıcaklığında elastik bir durumda olan, ancak makromoleküller çapraz bağlı olan ve sıvı kristal fazda bir film sentezlersek, sıvı kristal elastomer nedir? polimer zinciri mezojenik grupların yönelimini hafifçe tekrarlar ve eğer onu ısıtırsak, mezojenik gruplar düzensiz bir duruma girer ve buna bağlı olarak ana polimer zincirlerini düzensiz bir duruma aktarır ve makromoleküler bobinlerin anizometrisi değişir. Bu, ısıtma sırasında mezofazdan izotropik faza geçiş sırasında polimer bobinlerin şeklindeki değişiklik nedeniyle numunenin geometrik boyutlarında bir değişiklik gözlenmesine yol açar. Düşük molekül ağırlıklı sıvı kristallerde bu gözlemlenemez. Almanya'da iki grup - Finkelman, Zentel - ve diğer gruplar bu konular üzerinde çok çalıştı. Aynı şey ışığın etkisi altında da gözlemlenebilir.
Bir azobenzen parçası (bir NN çift bağıyla birbirine bağlanan iki benzen halkası) içeren fotokromik polimerler üzerine pek çok çalışma vardır. Bu tür moleküler parçalar ışığa maruz kaldığında ne olur? Sözde trans-cis izomerizasyonu gözlemlenir ve çubuk şeklindeki parça, ışıkla ışınlandığında eğimli bir kavisli cis formuna, bükülmüş bir parçaya dönüşür. Bu da sistemdeki düzenin büyük ölçüde azalmasına neden oluyor ve daha önce ısıtma sırasında gördüğümüz gibi ışınlama sırasında da geometrik boyutlarda bir azalma, filmin şeklinde bir değişiklik oluyor, bu durumda gözlemledik. bir azalma.
Işınlama sırasında çeşitli bükülme deformasyonları gerçekleşebilir, yani UV ışığına maruz bırakıldığında filmin bu bükülmesi gerçekleşebilir. Görünür ışığa maruz bırakıldığında ters cis-trans izomerizasyonu gözlenir ve bu film genişler. Her türlü seçenek mümkündür; gelen ışığın polarizasyonuna bağlı olabilir. Bundan bahsediyorum çünkü bu artık sıvı kristal polimerlere yönelik oldukça popüler bir araştırma alanı. Hatta buna dayanarak bazı cihazlar yapmayı bile başarıyorlar ama şu ana kadar maalesef geçiş süreleri oldukça uzun, yani hız düşük ve bu nedenle herhangi bir özel kullanımdan bahsetmek imkansız ama yine de bunlar Sıcaklık değiştiğinde veya farklı dalga boylarındaki ışığa maruz kaldığında hareket eden, çalışan yapay olarak oluşturulmuş kaslar. Şimdi size doğrudan çalışmalarımdan biraz bahsetmek istiyorum.
İşimin görevi nedir, laboratuvarımız. Kopolimerizasyonun avantajlarından, tamamen farklı parçaların tek bir polimer malzemede birleştirilmesi olasılığından ve asıl görevden, bu kadar farklı çok işlevli sıvı kristal polimerler yaratmanın ana yaklaşımından, çok çeşitli fonksiyonel monomerlerin kopolimerizasyonundan bahsetmiştim. mezojenik yani sıvı kristal polimerlerin oluşumundan sorumlu olabilirler, fazlar, kiral (kirallikten sonra bahsedeceğim), fotokromik yani ışığın etkisi altında değişebilme yeteneğine sahip, elektroaktif, büyük miktarda taşıyanlar Dipol momenti ve bir alanın etkisi altında yeniden yönlendirilebilmesi, örneğin metal iyonlarıyla etkileşime girebilen çeşitli türde fonksiyonel gruplar ve malzemede değişiklikler mümkündür. Ve bu, burada çizilen varsayımsal tarak şeklindeki bir makromoleküldür, ancak gerçekte farklı parça kombinasyonları içeren çift veya üçlü kopolimerler elde ederiz ve buna göre, bu malzemelerin optik ve diğer özelliklerini farklı etkiler kullanarak değiştirebiliriz, örneğin , ışık ve elektrik alanı. Kiralite ve fotokromikliğin birleşiminin böyle bir örneği.
Kolesterik mezofazdan daha önce bahsetmiştim - gerçek şu ki, belirli bir sarmal adımıyla sarmal bir moleküler yapı oluşuyor ve bu tür sistemler, bu tür periyodiklik nedeniyle ışığın seçici yansımasına sahip. Bu, bir film bölümünün şematik diyagramıdır: belirli bir sarmal adımı ve gerçek şu ki seçici yansıma, sarmal adımıyla doğrusal olarak ilişkilidir - sarmal adımıyla orantılıdır, yani sarmal adımını bir şekilde değiştirerek, filmin rengini, seçici yansımanın dalga boyunu değiştirebiliriz. Belirli bir derecede bükülmeye sahip böyle bir yapıya neden olan şey nedir? Böyle bir yapının oluşması için kiral parçaların nematik faza dahil edilmesi gerekir.
Moleküler kiralite, moleküllerin ayna görüntüsüyle uyumsuz olma özelliğidir. Önümüzde bulunan en basit kiral parça iki avucumuzdur. Bunlar kabaca birbirlerinin ayna görüntüleridir ve hiçbir şekilde karşılaştırılamazlar. Moleküler kiralite, nematik sisteme bükülme ve sarmal oluşturma yeteneği kazandırır. Hala net, iyi açıklayıcı bir spiral büküm teorisinin olmadığı söylenmelidir, ancak yine de gözlemlenmektedir.
Önemli bir parametre var, üzerinde durmayacağım, - bu bükülme kuvvetidir ve bükülme kuvvetinin - kiral parçaların sarmal bir yapı oluşturma yeteneği - büyük ölçüde kiral parçaların geometrisine bağlı olduğu ortaya çıktı.
Mezojenik bir parça (mavi çubuk olarak gösterilmiştir) içeren kiral-fotokromik kopolimerler elde ettik; bu, nematik sıvı kristal fazın oluşumundan sorumludur. Bir yandan kiral bir molekül (grup) ve diğer yandan fotoizomerizasyon yapabilen, yani ışığın etkisi altında geometriyi değiştirebilen bir parça içeren kiral-fotokromik parçalara sahip kopolimerler elde edilmiştir. ve bu tür molekülleri ışınlayarak trans -cis-izomerizasyonunu indükleriz, kiral fotokromik fragmanın yapısını değiştiririz ve sonuç olarak kolesterik sarmalın indüklenme verimliliğini indükleme yeteneğini değiştiririz, yani bu şekilde şunu yapabiliriz: örneğin kolesterik sarmalı ışığın etkisi altında gevşetmek, bunu geri dönüşümlü veya geri dönüşümsüz olarak yapabiliriz. Bir deney neye benzer, neleri uygulayabiliriz?
Kolesterik bir polimerin kolesterik filminin bir bölümüne sahibiz. Bir maske kullanarak ışınlayabiliriz ve lokal olarak izomerizasyonu indükleyebiliriz; izomerizasyon sırasında kiral parçaların yapısı değişir, bükülme yetenekleri azalır ve sarmalın lokal olarak gevşemesi gözlenir ve sarmalın gevşemesi gözlendiğinden, rengin yani renkli filmlerin seçici yansımasının dalga boyunu değiştirebiliriz.
Laboratuvarımızda alınan numuneler maske ile ışınlanmış polimer numuneleridir. Bu tür filmlerin üzerine çeşitli türde görüntüler kaydedebiliyoruz. Bu uygulamalı olarak ilgi çekici olabilir, ancak çalışmamızın ana odağının bu tür sistemlerin yapısının moleküler tasarım, bu tür polimerlerin sentezi ve bu tür sistemlerin özellikleri üzerindeki etkisini incelemek olduğunu belirtmek isterim. . Ayrıca sadece seçici yansımanın dalga boyu olan ışığı kontrol etmeyi değil, aynı zamanda elektriği de kontrol etmeyi öğrendik. Örneğin, bir tür renkli görüntüyü kaydedebilir ve ardından bir elektrik alanı uygulayarak onu bir şekilde değiştirebiliriz. Bu tür malzemelerin çok yönlülüğü nedeniyle. Bu tür geçişler (sarmalın çözülmesi-bükülmesi) tersine çevrilebilir.
Spesifik kimyasal yapıya bağlıdır. Örneğin, seçici yansımanın dalga boyunun (aslında renklendirmenin) kayıt silme döngülerinin sayısına bağlı olmasını sağlayabiliriz, yani ultraviyole ışıkla ışınlandığında spirali çözeriz ve film yeşilden kırmızıya döner. ve sonra onu 60° sıcaklıkta ısıtıp ters bükümü tetikleyebiliriz. Bu şekilde birçok döngü uygulayabilirsiniz. Sonuç olarak sıvı kristallerin ve sıvı kristal polimerlerin estetik yönüne biraz dönmek istiyorum.
Mavi fazı gösterdim ve hakkında biraz konuştum - karmaşık, çok ilginç bir yapı, hala araştırılıyor, oraya nanopartiküller ekleniyor ve orada ne gibi değişiklikler olduğunu görüyorlar ve düşük moleküler ağırlıklı sıvı kristallerde bu faz derecelerin bazı kesirlerinde mevcut (2°-3°, ancak daha fazlası değil), çok kararsızdırlar. Numuneyi biraz itmek yeterli - ve burada bir örneği gösterilen bu güzel doku yok edildi ve 1994-1995'te polimerlerde uzun süre ısıtılarak, filmleri belirli sıcaklıklarda pişirerek başardım. Kolesterik mavi fazların bu kadar güzel dokularını görmeyi başardım ve hiçbir hile yapmadan (sıvı nitrojen kullanmadan) bu filmleri soğutup bu dokuları gözlemlemeyi başardım. Yakın zamanda bu örnekleri buldum. 15 yıl geçti - ve bu dokular kesinlikle değişmeden kaldı, yani mavi fazların kurnaz yapısı, kehribardaki bazı eski böcekler gibi 10 yıldan fazla bir süre sabit kaldı.
Bu doğal olarak araştırma açısından uygundur. Bunu atomik kuvvet mikroskobuna koyabilir ve bu tür filmlerin bölümlerini inceleyebiliriz; bu kullanışlı ve güzeldir. Benim için hepsi bu. Literatürden bahsetmek istiyorum.
Sonin Anatoly Stepanovich'in ilk kitabını 20 yıldan fazla bir süre önce, 1980'de Centaur and Nature yayınevinden okudum, sonra henüz bir okul çocuğuyken sıvı kristallerle ilgilenmeye başladım ve öyle oldu ki Anatoly Stepanovich Sonin tezimin eleştirmeniydi. Daha modern bir yayın, bilimsel danışmanım Valery Petrovich Shibaev'in "Yaşamın kimyasındaki sıvı kristaller" makalesidir. İngilizce'de çok miktarda edebiyat var; İlginiz ve arzunuz varsa pek çok şeyi kendiniz de bulabilirsiniz. Mesela Dierking’in “Sıvı Kristallerin Dokuları” kitabı. Yakın zamanda sıvı kristallerin biyotıpta kullanımına odaklanan bir kitap buldum, yani bu özel konuyla ilgilenen biri varsa onu tavsiye ederim. İletişim için e-posta var, sorularınızı yanıtlamaktan ve eğer ilgi olursa size bazı yazılar göndermekten her zaman memnuniyet duyarım. İlginiz için teşekkür ederiz.
Dersin tartışılması. Bölüm 2
Alexey Bobrovsky: Belirli bir kimyayı göstermek gerekiyordu. Bu benim ihmalim. Hayır, bu çok aşamalı bir organik sentezdir. Bazı basit maddeler alınır, kimya mutfağını andıran şişelere alınır, bu reaksiyonlar sırasında moleküller daha karmaşık maddeler halinde birleştirilir, hemen her aşamada izole edilir, bir şekilde analiz edilir, elde etmek istediğimiz yapının uyumu sağlanır. İhtiyacımız olan maddenin bu olduğundan emin olabilmemiz için cihazların bize sağladığı spektral verilerle. Bu oldukça karmaşık bir ardışık sentezdir. Elbette sıvı kristal polimerlerin elde edilmesi daha fazla emek yoğun sentez gerektirir. Görünüşe göre farklı beyaz tozlar turuncu tozlar oluşturuyor. Sıvı kristal polimer bir lastik bant gibi görünür veya katı sinterlenmiş bir maddedir, ancak onu ısıtırsanız ve ince bir film yaparsanız (bu ısıtıldığında mümkündür), o zaman bu tuhaf madde mikroskopta güzel resimler verir.
Boris Dolgin: Bir sorum var, belki farklı bir alandan, aslında belki önce Lev, sonra ben, dikkatleri gerçek kısımdan ayırmamak için.
Lev Moskovkin: Bugünkü dersle beni gerçekten büyüledin, benim için bu yeni bir şeyin keşfi. Sorular basit: Kas gücü ne kadar güçlü? Ne üzerinde çalışıyor? Ve cehaletten dolayı doku nedir, yapıdan ne kadar farklıdır? Dersinizden sonra bana öyle geliyor ki, sıvı kristaller sayesinde hayatta yapılandırılmış olan her şey aynı zamanda büyük ölçüde ışık ve zayıf bir dürtü tarafından da düzenleniyor. Çok teşekkür ederim.
Alexey Bobrovsky: Elbette her şeyin sıvı kristaller tarafından düzenlendiği söylenemez, durum elbette böyle değil. Maddenin kendi kendine örgütlenmesinin farklı biçimleri vardır ve sıvı kristalin durumu, bu kendi kendine örgütlenme biçimlerinden yalnızca biridir. Polimer kaslar ne kadar güçlüdür? Mevcut demir bazlı cihazlarla karşılaştırıldığında niceliksel özellikleri bilmiyorum, kabaca konuşursak, elbette o kadar güçlü değiller, ancak örneğin modern vücut zırhının Kivlar malzemesini - bir elyaf - içerdiğini söylemek istiyorum. sıvı kristal yapıya sahip ana zincir tipi, ana zincirde mezojenik gruplara sahip bir polimer. Bu elyafın elde edilmesi sürecinde makromoleküller çekme yönü boyunca gerilir ve çok yüksek mukavemet sağlanır, bu da geliştirme aşamasında vücut zırhı, aktüatörler veya kaslar için güçlü elyafların yapımına olanak tanır, ancak kuvvetler elde edilebilir. orada çok zayıf. Doku ve yapı arasındaki fark. Doku, halıcılık, eşya tasarımı, bazı görsel şeyler, sanatsal tasarımla uğraşan kişilerin kullandığı bir kavramdır, yani öncelikle bir görünümdür. Şans eseri, sıvı kristallerin dokusu, yani karakteristik bir resim, sıvı kristalin yapısını belirlemede çok yardımcı olur, ancak bunlar aslında farklı kavramlardır.
Oleg Gromov, : Fotokromik etkiye sahip, elektriksel ve manyetik hassasiyeti olan polimer sıvı kristal yapılar olduğunu söylediniz. Soru şudur. Mineralojide ayrıca Chukhrov'un 50'li yıllarda inorganik bileşimin sıvı kristal oluşumlarını tanımladığı ve inorganik polimerlerin var olduğu biliniyor; bu nedenle soru şu: inorganik sıvı kristal polimerler var mı ve eğer öyleyse, onlar için mümkün mü? Bu işlevleri gerçekleştirmek için ne yapmalı ve bu durumda nasıl uygulanır?
Alexey Bobrovsky: Cevap evetten çok hayırdır. Karbonun çeşitli farklı bileşikler oluşturma özelliği olan organik kimya, çeşitli düşük moleküllü sıvı kristallerin, polimer bileşiklerinin devasa bir tasarımını gerçekleştirmeyi mümkün kılmıştır ve genel olarak bu yüzden bazılarından bahsedebiliriz. bir tür çeşitlilik. Bunlar, sıvı kristal faz oluşturabilen yüzbinlerce düşük molekül ağırlıklı polimer maddedir. İnorganik olanlar söz konusu olduğunda, polimerleri bilmiyorum, aklıma gelen tek şey, yine polimer gibi görünen bazı vanadyum oksit süspansiyonlarıdır ve bunların yapıları genellikle kesin olarak belirlenmemiştir ve bu da en baştadır. araştırma aşaması. Bu, herkesin organik geleneksel sıvı kristallerin tasarımı üzerinde çalıştığı ve aslında fazın bir değişiklikle değil de indüklendiği zaman liyotropik sıvı kristal faz oluşumlarının olabileceği bilimin ana akımının biraz dışında olduğu ortaya çıktı. sıcaklık, ancak öncelikle bir çözücünün varlığıyla, yani bunlar genellikle zorunlu olarak uzatılmış nanokristallerdir ve çözücüye bağlı olarak oryantasyonel bir düzen oluşturabilirler. Bunu özel olarak hazırlanmış vanadyum oksit sağlar. Başka örnekleri bilmiyor olabilirim. Bunun gibi birkaç örnek olduğunu biliyorum ama bunun bir polimer olduğunu söylemek tamamen doğru değil.
Oleg Gromov, Rusya Bilimler Akademisi Biyokimya ve Analitik Kimya Enstitüsü: O halde 50'li yıllarda Chukhrov ve diğerleri tarafından keşfedilen sıvı kristal oluşumları nasıl değerlendirmeliyiz?
Alexey Bobrovsky: Bilmiyorum maalesef bu bölge bana uzak. Bildiğim kadarıyla, bana öyle geliyor ki, spesifik olarak sıvı kristal durumdan bahsetmek kesinlikle imkansızdır, çünkü dürüst olmak gerekirse "sıvı" kelimesi, camsı durumdaki polimerler için geçerli değildir. Bunun sıvı kristal faz olduğunu söylemek yanlıştır, “donmuş sıvı kristal faz” demek doğrudur. Muhtemelen benzerlik, yozlaşmış düzen, üç boyutlu düzenin olmadığı ama iki boyutlu düzenin olduğu, muhtemelen genel bir olgudur ve bakarsanız birçok yer bulabilirsiniz. Bu tür çalışmaların bağlantılarını e-posta adresime gönderirseniz çok minnettar olacağım.
Boris Dolgin: Farklı uzmanlık alanlarındaki bilim insanlarının iletişim kurabileceği bir platform haline gelmeyi başardığımızda çok iyi oluyor.
Alexey Bobrovsky: Bu harika
Seyirciden gelen ses: Yine amatörce bir soru. Fotokromik sıvı kristal polimerlerin ortamdaki değişikliklere nispeten düşük tepki oranına sahip olduğunu söylediniz. Yaklaşık hızları nedir?
Alexey Bobrovsky: Dakikalar içerisinde yanıt verilmesinden bahsediyoruz. Çok ince filmlerin güçlü ışığa maruz kalması durumunda insanlar ikinci bir tepki elde ediyor ancak şu ana kadar bu yavaş bir süreç. Böyle bir sorun var. Başka bir şeyle ilgili etkiler var (bunun hakkında konuşmadım): bir polimer filmimiz var ve içinde fotokromik parçalar var ve yeterli yoğunlukta polarize ışığa maruz kalabiliyoruz ve bu ışık neden olabilir rotasyonel difüzyon, yani bu moleküllerin polarizasyon düzlemine dik dönmesi - böyle bir etki var, başlangıçta uzun zaman önce keşfedildi, şimdi de araştırılıyor ve ben de bunu yapıyorum. Yeterince yüksek bir ışık yoğunluğunda, etkiler milisaniyeler içinde gözlemlenebilir, ancak bu genellikle filmin geometrisindeki bir değişiklikle ilişkili değildir; dahili olarak, her şeyden önce optik özelliklerdeki değişikliktir.
Alexey Bobrovsky: Bilginin kaydedilmesine yönelik materyal yapılmaya çalışıldı ve bu tür gelişmeler oldu ama bildiğim kadarıyla bu tür materyaller mevcut manyetik kayıt ve diğer inorganik materyallerle rekabet edemiyor, dolayısıyla bu yönde ilgi bir şekilde söndü ama bu tekrar devam etmeyeceği anlamına gelmez.
Boris Dolgin: Diyelim ki bir şeyden dolayı yeni gereksinimlerin ortaya çıkması.
Alexey Bobrovsky: İşin faydacı tarafı beni pek ilgilendirmiyor.
Boris Dolgin: Sorum kısmen bununla ilgili ama nasıl kullanılabileceğiyle ilgili değil, biraz organizasyonel faydaya yönelik. Departmanınızda vb. çalıştığınız alanda dediğimiz gibi ortak projeleriniz, bazı iş yapılarından siparişleriniz vb. var. Bu alanda etkileşim genel olarak nasıl yapılandırılmıştır: nispeten konuşursak gerçek araştırmacı bilim insanı, bir mucit/mühendis veya mucit ve sonra bir mühendis, belki farklı konular, sonra nispeten konuşursak, onunla ne yapılacağını anlayan bir tür girişimci, belki, ama bu pek olası değil, bir girişimciye, şimdi dedikleri gibi, yenilikçi projeyi uygulayabilmesi için para vermeye hazır bir yatırımcı mı? Sizin bir şekilde temasa geçtiğiniz çevrenizde bu zincir nasıl bir yapıya sahip?
Alexey Bobrovsky: Henüz böyle bir zincir yok, olup olmayacağı da bilinmiyor. Prensip olarak ideal finansman şekli geleneksel temel bilimle aynıdır. Rusya Temel Araştırma Vakfı'nı ve tüm bunları temel alırsak, ki bu defalarca tartışılmıştır, çünkü şahsen ben böylesine uygulamalı bir şeyi, bir emri yapmak istemem.
Boris Dolgin: O yüzden farklı konulardan bahsediyorum ve hiçbir şekilde bilim insanının mühendis, girişimci vb. olması gerektiğini söylemiyorum. Farklı konulardan, etkileşimin nasıl kurulabileceğinden, etkileşimin halihazırda nasıl çalışıyor olabileceğinden bahsediyorum.
Alexey Bobrovsky: Dışarıdan çeşitli tekliflerimiz var, ancak bunlar çoğunlukla çeşitli ekran uygulamaları için sıvı kristal polimerlerin kullanımına ilişkin çeşitli iş türleri için Tayvan, Kore ve Asya'dan gelen şirketlerdir. Philips, Merck ve diğerleriyle ortak bir projemiz vardı, ancak bu ortak bir proje çerçevesinde - bazı araştırma çalışmalarının bir kısmını yapıyoruz ve polimer numuneleri şeklindeki böyle bir entelektüel çıktının veya çıktının ya bir devamı var ya da öyle değil, ancak çoğu zaman fikir alışverişiyle, bir tür bilimsel gelişmeyle sona eriyor, ancak bu henüz herhangi bir uygulamaya ulaşmadı. Cidden - bunu söylemek imkansız.
Boris Dolgin: Bir tür araştırma, bir seçeneğin, bir fikrin geliştirilmesi için size bir emir veriliyor.
Alexey Bobrovsky: Genel olarak evet bu oluyor ama bu çalışma şeklini sevmiyorum (kişisel hissim). Aklıma ne geldiyse onu elimden gelenin en iyisini yaparak yapıyorum, birisinin “Şu özelliklere sahip şöyle bir film yap” dediği için değil. İlgilenmiyorum.
Boris Dolgin: Bu konuyla ilgilenen bir kişiyi hayal edin. Fedakar, kesinlikle bilimsel ilginizden aldığınız genel bilimsel fikirlerinizi geliştirmekle ilgilenen o, nasıl olur da sizinle ikiniz için de gerçekten ilginç olacak bir şekilde nasıl etkileşime girebilir? Nedir bu organizasyon şeması?
Alexey Bobrovsky: Cevap vermekte zorlanıyorum.
Boris Dolgin: Genel seminerler mi? Bu ne olabilir? Böyle bir girişim yok - bazı mühendisler mi?..
Alexey Bobrovsky: Ortak proje çerçevesinde her şey gerçekleştirilebilir. Bir tür etkileşim oldukça mümkün, ancak muhtemelen soruyu tam olarak anlamadım, sorun nedir?
Boris Dolgin: Şu ana kadar sorun, farklı yapı türleri arasındaki etkileşimin eksikliğidir. Bir bilim insanı olarak üzerinizde baskı oluşturur ya da yapmak istemeyebileceğiniz şeyleri yapmanız konusunda üzerinizde baskı oluşturur. Sorun bu.
Alexey Bobrovsky: Bu devasa bir yetersiz finansman sorunudur
Boris Dolgin: Ek finansman olacağını düşünün, ancak bu teknik gelişme ihtiyacını ortadan kaldırmayacaktır. Sizden teknolojiye sizi tatmin edecek şekilde nasıl geçiş yapabilirsiniz?
Alexey Bobrovsky: Gerçek şu ki, modern bilim oldukça açık ve yaptığım şeyi yayınlıyorum - ve ne kadar erken olursa o kadar iyi.
Boris Dolgin: Peki zevk sahibi olanların faydalanmasını umarak sonuçları paylaşmaya hazır mısınız?
Alexey Bobrovsky: Birisi makalemi okursa ve bir fikri olursa, sadece minnettar olacağım. Bu yayından somut gelişmeler çıkarsa Allah aşkına patent olur, para olur. Bu haliyle mutlu olurdum ama maalesef gerçekte her şeyin paralel var olduğu ortaya çıktı, böyle bir çıkış yolu yok. Bilim tarihi, büyük ya da küçük bazı temel keşiflerden sonra belirli uygulamalarda sıklıkla bir gecikme olduğunu göstermektedir.
Boris Dolgin: Veya bazı talepler ortaya çıktıktan sonra.
Alexey Bobrovsky: Ya da öyle.
Lev Moskovkin: Biraz kışkırtıcı bir sorum var. Boris'in gündeme getirdiği konu çok önemli. Burada belli bir modanın etkisi var mı (bu, sosyoloji derslerinden birinde duyulmuştu)? Sıvı kristallerle çalışmanın artık moda olmadığını söylediniz. Bu, onlarla meşgul olmadıkları için onlara ihtiyaç olmadığı, belki bu ilginin geri döneceği anlamına gelmez ve en önemlisi...
Boris Dolgin: Yani Lev, bizi belirli bir bilimsel toplulukta olduğu gibi bilimde modanın mekanizmaları sorusuna geri döndürüyor.
Lev Moskovkin: Aslında Çaykovski de bundan bahsetmişti; orada moda tüm bilimlerde son derece güçlü. İkinci soru: Bilimde genelleme yapmayı bilen otoritelerin nasıl seçildiğini çok iyi biliyorum. Materyallerinizi istediğiniz kadar yayınlayabilirsiniz, ben şahsen bunlara hiç rastlamadım, benim için bu, bilmediğim bir katman. Aynı hayatı anlamak, başka neler yapabileceğimizi anlamak için bunun değerini anlayacak şekilde özetleyin. Teşekkür ederim.
Boris Dolgin: İkinci soruyu anlamadım ama şimdilik bilimde moda ile ilgili ilk soruyla ilgilenelim. Bunun artık moda olmamasının mekanizması nedir, bunda bir tehlike var mı?
Alexey Bobrovsky: Herhangi bir tehlike görmüyorum. Finansmanla ilgili konuların önemli olduğu açık, ancak yine de bana öyle geliyor ki bilim artık birçok yönden belirli kişisel çıkarları olan, şu veya bu konuyla ilgilenen belirli insanlara dayanıyor. Koşulların bazı kısıtlamalar gerektirdiği açıktır, ancak belirli kişilerin faaliyetleri, her şey geliştikçe belirli bir alanın gelişmesine yol açmaktadır. Bilimin kolektif hale geldiğine dair çok şey söylenmesine rağmen. Gerçekten de, artık bazen oldukça başarılı olan büyük projeler var, ancak yine de bireyin bilim tarihindeki rolü şu anda bile çok büyük. Kişisel beğeniler ve ilgi alanları önemli bir rol oynamaktadır. Sıvı kristallerde olduğu gibi, elektronikteki böyle bir gelişmenin, sıvı kristal araştırmalarının geliştirilmesinde büyük bir itici güç olduğu açıktır; sıvı kristallerin kullanılabileceğini ve bundan doğal olarak çok fazla para kazanılabileceğini fark ettiler. araştırmaya harcanan para. Böyle bir bağlantının olduğu çok açık...
Boris Dolgin: İş dünyasından ve bilimden geri bildirim.
Alexey Bobrovsky: ...bu, modern bilimin özelliklerinden biridir, para kazanan ve bir ürün üreten insanlardan bir emir geldiğinde - ve ardından araştırma finanse edilir ve buna göre vurguda ilginç olandan ilginç olana doğru bir kayma olur. ne karlı. Bunun artıları ve eksileri var ama durum bu. Aslında artık sıvı kristallere olan ilgi giderek azaldı çünkü çıkarılabilecek her şey zaten üretiliyor ve her şeyin iyileştirilmesi gerekiyor. Bilmiyorum, bunun hakkında hiç ciddi olarak düşünmedim, yine de optoelektronikte, sıvı kristal uygulamaları (insanlar bunun üzerinde çalışıyor), sensörler olarak, çalışmaların devam ettiği noktaya kadar çeşitli görüntüleme uygulamaları var. Sıvı kristallerin biyolojik sensör molekülleri olarak kullanılma olasılığı üzerine. Yani genel olarak ilginin azalmayacağını düşünüyorum, ayrıca nano için para verilmeye başlanmasıyla ilgili büyük bir araştırma dalgası da var. Prensip olarak, nanopartikülleri sıvı kristallerin içine yerleştirmek bu kadar popüler bir yöntem olmasına rağmen, çok sayıda çalışma var, ancak bunların arasında bu konuyla ilgili, yani nanonesnelere ne olduğuyla ilgili güzel ve ilginç çalışmalar da var. Sıvı kristal bir ortama girin, hangi etkiler ortaya çıkar? Çok ilginç optik özelliklere sahip metamalzemelerin ortaya çıkmasıyla ilişkili her türlü farklı karmaşık cihazın elde edilmesi açısından gelişmenin mümkün olduğunu düşünüyorum - bunlar sıvı kristallerle kombinasyon halinde çeşitli şekillerde yapılan olağandışı yapılardır, ortaya çıkışı yeni optik efektlerin ve yeni uygulamaların geliştirilmesi mümkündür. Şu anda Liquid Crystals dergisindeki makaleleri inceliyorum ve seviyeleri düşüyor ve iyi makalelerin sayısı azalıyor ama bu her şeyin kötü olduğu ve sıvı kristal biliminin ölmeyeceği anlamına gelmiyor çünkü bu bir çok ilginç bir nesne. Faizdeki düşüş bana felaket gibi görünmüyor.
Boris Dolgin: Burada yavaş yavaş Leo'nun bize sorduğu ikinci soruya geçiyoruz. Mevcut olanın temelinde temelde yeni bir teori doğarsa, sıvı kristaller için artı bir şey vaat ederse, görünüşe göre ilgi hemen artacaktır.
Alexey Bobrovsky: Bunun olması muhtemeldir.
Boris Dolgin: Soruyu anladığım kadarıyla, bahsettiğimiz şey şu: anlayışta bir şeyleri yavaş yavaş değiştiren bilim içi metinler var, kökten değişen yenilikçi metinler var ama aynı zamanda uzmanlar ve toplum arasında bir tür arayüz var, belki aynı bilim adamlarından oluşuyor ama başka alanlardan, sanki bu parçaları bir tür genel tabloya lehimliyormuş gibi bize açıklayan bazı genelleyici çalışmalar var. Anladığım kadarıyla Lev bizimle bunun hakkında konuştu, nasıl seçildiğini ve bu genelleme çalışmalarını kimin yazdığını sordu.
Alexey Bobrovsky: Öyle bir kavram var ki bilimsel gazetecilik ülkemizde pek gelişmemiş ama dünyanın her yerinde var ve orada ne kadar gelişmiş olduğunu hayal edebiliyorum ama yine de burada da var. Mevcut halka açık ders de bunu gösteriyor
Boris Dolgin: Birisinin kasten iş kapsamını kapattığı söylenemez.
Alexey Bobrovsky: Hayır, kimse bir şey saklamıyor, tam tersine, tüm normal bilim adamları yaptıklarını dünyaya göstermek için ellerinden geleni yapıyorlar: mümkün olduğu kadar çabuk ve ellerinden geldiğince erişilebilir. Birinin iyi bir hikaye anlatabileceği ve birinin kötü bir hikaye anlatabileceği açıktır, ancak bilim adamlarından topluma bilgi aktarıcısı olarak hizmet edebilen bilim gazetecileri bunun için vardır.
Boris Dolgin: Sovyet zamanlarında bile popüler bilim edebiyatı vardı ve ayrıca özel bir tür de vardı - bilimsel kurgu, kısmen 60'ların başındaki “Bilinmeyene Giden Yollar” koleksiyonları, ilk post-kitaplardan biri olan “Eureka” serisindeki kitaplar. Savaşın öncüleri esas olarak fizik hakkında yazan Daniil Danin'di. Başka bir soru da, bir tür genelleyici çalışmalar yazan, birileri için bir şeyi popüler hale getiren bilim adamlarının hala var olduğu, ancak kimin yazacağını, kimi okuyacağını veya okumayacağını kimsenin seçmesi pek olası değil. Adı geçen Çaykovski bir şeyler yazıyor, birileri beğeniyor.
Alexey Bobrovsky: Bana öyle geliyor ki sorun şu. Gerçek şu ki, ülkemizde artık feci derecede az sayıda normal bilim adamı var ve bilimin durumu her zamankinden daha kötü. Sıvı kristallerden ve sıvı kristal polimerlerden bahsedersek, bunlar zaten ölmekte olan izole laboratuvarlardır. 90'lı yıllarda bir tür çöküş ve kabusun yaşandığı açık ama genel olarak Rusya'da sıvı kristallerle ilgili bir bilim olmadığını söyleyebiliriz. Demek istediğim - bilim camiası, yurtdışında çalışan insanlarla daha sık iletişim kurduğum, makaleler okuduğum falan ortaya çıktı, ancak bizden neredeyse hiç makale gelmiyor. Sorun bilimin olmaması ve bu bilimde genelleyici çalışmaların olmaması değil. Batı'da olup bitenleri genelleştirebilirsiniz - bu da harika, ancak bunun bir temeli yok, önemli bir bağlantı yok, bilim adamı yok.
Lev Moskovkin: Prensipte her şey doğru olmasına rağmen açıklığa kavuşturacağım. Gerçek şu ki, her zaman son dersin konusu etrafında dönüyoruz. Bilimde bilim insanları arasındaki rekabet o kadar güçlü ki, bunu kendi gözlerimle görmek beni kesinlikle gururlandırdı ve her bilim insanının, başarılarını dünyaya göstermek için çabaladığına katılıyorum. Bu yalnızca Timofeev-Resovsky gibi tanınmış bir otorite olan kişiler için geçerlidir. Bu Sovyet döneminde yapıldı - nasıl olduğu biliniyor - ve burada bir etki var, pek çok şeyi açıklayabilecek bir örnek - kim bilir nerede basılan yeşil defterin etkisi ve bu sıradan konferansın ne olduğunu kimse hatırlamıyor çağrıldı, çünkü artık Yüksek Tasdik Komisyonu tarafından akredite edilen hiçbir dergi, akademik bir dergi, prensipte böyle bir yeniliği kabul etmezdi, ama yeni bir bilim doğurdu, genetik bilimine, hayat anlayışına dönüştü, ve bu genel olarak artık zaten biliniyor. Bu, yukarıdan gelen destekle Sovyet dönemindeydi - Timofeev-Resovsky, CPSU Merkez Komitesinin genel kurulunda meslektaşlarının rekabetinden desteklendi, aksi takdirde yenilirdi.
Boris Dolgin: Devletin bilimin önemli bir kısmını bitirdiği bir durum: Devletin diğer temellerinin desteği olmadan bundan kaçmak imkansızdı.
Lev Moskovkin: Genetikte genelleştirilebilecek bir veri çığı var, çünkü kimse kimseye güvenmiyor ve kimse başkalarının otoritesini tanımıyor.
Boris Dolgin: Neden?! Diğer genetikçiler tarafından dinlenen genetikçilerimiz konuştu ve zevkle tartıştılar.
Alexey Bobrovsky: Genetikte ne olur bilmiyorum ama benim yaptığım bilimde durum tam tersi. Hemen yeni ve ilginç bir sonuç elde eden kişiler, bunu olabildiğince çabuk yayınlamaya çalışır.
Boris Dolgin: En azından rekabetin çıkarları dışında - bir yer belirlemek için.
Alexey Bobrovsky: Evet. Yöntemlerin bazı ayrıntılarını vb. yazmayabilecekleri açıktır, ancak genellikle bir e-posta yazıp orada nasıl yaptığınızı sorarsanız, bu çok ilginçtir, her şey tamamen açılır - ve.. .
Boris Dolgin: Gözlemlerinize göre bilim giderek daha açık hale geliyor.
Alexey Bobrovsky: En azından açık bilim çağında yaşıyorum ve bu iyi.
Boris Dolgin: Teşekkür ederim. Moleküler biyologlar bizimle konuştuğunda genellikle bizi oldukça açık veri tabanlarına yönlendirdiler ve onlarla iletişime geçmemizi önerdiler.
Alexey Bobrovsky: Fizikte de aynı şey var, insanların bir makalenin ham (tartışmalı) versiyonunu incelemeden önce yayınlayabildiği bir arşiv var, ancak burada yayın hızı konusunda daha çok bir mücadele var, ne kadar hızlı olursa o kadar hızlı yayınlanır. öncelik. Herhangi bir kapanma görmüyorum. Bunun kapalı orduyla ve diğerleriyle hiçbir ilgisi olmadığı açık, bilimden bahsediyorum.
Boris Dolgin: Teşekkür ederim. Daha çok soru?
Seyirciden gelen ses: Benim bir öneriden ziyade bir sorum, bir fikrim yok. Kristalleşme resimlerinden oluşan bu temanın, okullarda çocuklara ve gençlere bilim öğretmek için büyük bir potansiyele sahip olduğunu düşünüyorum. Belki 45 dakika için tasarlanmış bir elektronik ders oluşturup bunu ortaokullara dağıtmak mantıklı olabilir? Artık pek çoğunun kullanmadığı elektronik tahtalar var; okullara bu kartların getirilmesi talimatı verildi. Bu resimleri 45 dakika boyunca çocuklara gösterip, sonunda nasıl yapıldığını anlatmak güzel olur diye düşünüyorum. Bana öyle geliyor ki böyle bir konuyu teklif etmek ve bir şekilde finanse etmek ilginç olur.
Alexey Bobrovsky: Bir şey olursa yardıma hazırım. Sağlayın, gerekeni yazın.
Boris Dolgin: İnanılmaz. Genellemeler böyle oluşur, böyle sıralanır. İyi. Çok teşekkürler. Başka yaratıcı sorularınız var mı? Belki birilerini gözden kaçırmışlardır, biz göremiyoruz, bence çoğunlukla tartıştılar.
Boris Dolgin: Bilim adamı var, bilim yok.
Boris Dolgin: Peki bu gerekli bir şart mı, yoksa gerekli ve yeterli bir şart mı?
Alexey Bobrovsky: Evet, hasar geri döndürülemez, zaman kaybedildi, bu çok açık ve elbette kulağa şöyle geliyor: “Nasıl oluyor da Rusya'da bilim yok?! Nasıl olur? Bu olamaz, bilim var, bilim adamları var, makaleler var.” Öncelikle seviye düzeyinde her gün bilimsel dergileri okuyorum. Rus yazarların Rusya'da sıvı kristaller veya polimerler üzerine yazdığı makalelere rastlamak çok nadirdir. Çünkü ya hiçbir şey olmuyor ya da her şey o kadar düşük düzeyde oluyor ki insanlar bunu normal bir bilimsel dergide yayınlayamıyor; doğal olarak kimse onları tanımıyor. Bu kesinlikle korkunç bir durum.
Alexey Bobrovsky: Giderek daha fazla.
Boris Dolgin: Yani sorun yazarlarda değil, sorun bilimde.
Alexey Bobrovsky: Evet, yani Rusya'da elbette kusursuz, iyi işleyen, en azından bir şekilde “Bilim” adı altında çalışan bir yapı yok. Neyse ki, az çok normal düzeyde çalışan ve uluslararası bilimin genel bilimsel sürecine dahil olan laboratuvarların açıklığı var - bu, İnternet üzerinden iletişim yeteneklerinin geliştirilmesidir, başka şekillerde sınırların açıklığı size izin verir Kendinizi küresel bilimsel süreçten kopmuş hissetmeyin, ancak ülke içinde olup bitenler dolayısıyla doğal olarak yeterli para yok ve finansmanı artırırsanız hiçbir şeyin değişmesi pek olası değil çünkü artan finansmana paralel olarak gerekli bu paranın verildiği kişileri inceleyebilmek. Para verebilirsiniz, birileri çalacaktır, kim bilir neye harcayacaktır ama durum hiçbir şekilde değişmeyecektir.
Boris Dolgin: Açıkçası tavuk-yumurta sorunumuz var. Bir yandan finansman olmadan, diğer yandan finansmanla bilim yaratmayacağız, ancak uzmanlık için bir pazar sağlayacak ve normal itibarı sağlayacak bilimsel topluluk olmadan bu parayı bir şekilde veremeyeceğiz. bilime yardımcı olacak bir yol.
Alexey Bobrovsky: Başka bir deyişle, bulundukları ülke ne olursa olsun, güçlü bilim insanlarının uluslararası uzmanlık ve değerlendirmelerini çekmek gerekiyor. Doğal olarak aday ve doktora tezlerinin savunmasına ilişkin belgelendirme davalarının İngilizceye çevrilmesi gerekmektedir; En azından özetlerin İngilizce olması gerekmektedir. Bu kesinlikle açık ve bu yönde bir hareket olacak, belki bir şekilde daha iyiye doğru değişecek ve yani - eğer herkese para verirseniz... doğal olarak, daha fazla para alacak güçlü bilim adamları - onlar elbette daha verimli çalışacak, ancak paranın çoğu kimsenin bilmediği bir yere kaybolacak. Bu benim görüşüm.
Boris Dolgin: Lütfen söyleyin bana, siz genç bir bilim insanısınız ama siz zaten bir bilim doktorusunuz ve gençler, öğrenciler, genç bilim insanları size farklı bir anlamda geliyorlar. Senin için gelenler var mı?
Alexey Bobrovsky: Üniversitede çalışıyorum ve ister istemez bazen istiyorum, bazen istemiyorum, ders, diploma ve lisansüstü çalışmaları denetliyorum.
Boris Dolgin: Aralarında geleceğin bilim insanları var mı?
Alexey Bobrovsky: Çoktan. Danışmanlık yaptığım, oldukça başarılı çalışan insanlar var, mesela doktora sonrası veya bilimsel grup başkanları, doğal olarak sadece yurt dışından bahsediyoruz. Benim önderlik ettiğim ve Rusya'da kalanlar bilimde çalışmıyorlar çünkü ailelerini beslemeleri ve normal yaşamaları gerekiyor.
Boris Dolgin: Teşekkür ederim, yani finans.
Alexey Bobrovsky: Doğal olarak finansman ve maaşlar eleştiriye dayanmıyor.
Boris Dolgin: Bu hala özel...
Alexey Bobrovsky: Bunda hiçbir sır yoktur. Üniversitede asgari aday adayı olan kıdemli bir araştırmacının maaşı ayda on beş bin ruble. Geriye kalan her şey bilim insanının faaliyetine bağlıdır: Eğer uluslararası hibe ve projelere sahip olabiliyorsa, o zaman daha fazlasını alır, ancak kesinlikle ayda on beş bin rubleye güvenebilir.
Boris Dolgin: Doktoraya ne dersiniz?
Alexey Bobrovsky: Henüz vermediler, ne kadar verirler bilmiyorum, üstüne 4 bin de eklerler.
Boris Dolgin: Bahsedilen hibeler oldukça önemli bir şey. Daha bugün ilginç bir araştırmacının gönderdiği haberi yayınladık, ancak finansmanla ilgili soru sorulduğunda kendisi özellikle bu alanın öneminden bahsetti ve yine yayınlarımızdan bahsetmeye bile gerek yok, Bakan Fursenko bilimsel denetçilerin hibe vermesi gerektiğini söyledi. lisansüstü öğrencilerini finanse etmek ve böylece onları finansal olarak motive etmek.
Alexey Bobrovsky: Hayır, iyi bir bilim grubunda, çalıştığım laboratuvarın başkanı Valery Petrovich Shibaev gibi bilim dünyasında hak edilmiş büyük bir isme sahip bir kişinin hibe alma fırsatı bulması durumunda genellikle böyle olur. ve projeler. Çoğu zaman on beş bin “çıplak” maaş almıyorum, her zaman bazı projeler oluyor ama bunu herkes yapamıyor, bu genel bir kural değil, bu yüzden herkes gidiyor.
Boris Dolgin: Yani liderin oldukça yüksek bir uluslararası otoriteye sahip olması ve aynı zamanda akışta olması gerekiyor.
Alexey Bobrovsky: Evet, çoğu zaman. Birçok yönden şanslı olduğumu düşünüyorum. Güçlü bir bilimsel gruba katılma unsuru olumlu bir şekilde çalıştı.
Boris Dolgin: Burada eski güzel bilimin geri bildirimlerini, bu en güçlü bilimsel grubun ortaya çıktığı ve bu sayede yörüngenizi gerçekleştirebildiğinizi görüyoruz. Evet, bu çok ilginç, teşekkür ederim. Son sözüm var.
Seyirciden gelen ses: Son sözü ben söylemişim gibi davranmıyorum. Bahsettiğiniz şeyin kesinlikle anlaşılabilir olduğunu ve bunu bir spor olarak kabul etmediğinizi belirtmek isterim. Alexey Savvateev'in dersinde Amerika'da bilimin olmadığının söylendiğini belirtmek isterim. Onun bakış açısı da sizinki kadar ikna edici bir şekilde tartışılıyor. Öte yandan Rusya'da bilim, bilimin hiç para ödemediği, aktif olarak çalındığı ve bu tür şeylerin gerçekleştiği bir dönemde özellikle hızlı bir şekilde gelişti.
Boris Dolgin: 19. yüzyılın sonu 20. yüzyılın başından mı bahsediyoruz?
Boris Dolgin: Almanyada?
Boris Dolgin: Ve bilimsel araştırmaları daha aktif bir şekilde geliştiğinde...
Seyirciden gelen ses: Rusya'da o değil, genel olarak Rusya'da bilim, ödeme yapılmadığında en etkili şekilde gelişti. Böyle bir fenomen var. Bunu haklı gösterebilirim, bu bir bakış açısı değil Boris, bu bir gerçek. Ayrıca size oldukça sorumlu bir şekilde şunu söylemek istiyorum - bu artık bir gerçek değil, bir sonuç - uluslararası uzmanlığın ve İngilizce dilinin size yardımcı olacağına dair umutlarınızın boşuna olduğunu, çünkü Duma'da çalışırken haklar için şiddetli bir rekabet görüyorum ve Duma'da Amerika'ya yönelik tek taraflı telif hakkı yasalarının lobi faaliyeti. Hepsi büyük bir fikri mülkiyet yüzdesine sahipler, silahlarımızın orada kopyalanmamasını sağlamakla hiç ilgilenmiyorlar, bunu kendileri yapıyorlar.
Boris Dolgin: Anladım, sorun...
Alexey Bobrovsky: Silah ve bilim paralel şeylerdir.
Seyirciden gelen ses: Son örnek: gerçek şu ki Zhenya Ananyev, o ve ben Biyoloji Fakültesi'nde birlikte çalıştığımızda, Drosophila genomunda hareketli elementler keşfettiğimizde, tanınma ancak "Kromozomlar" dergisinde yayınlandıktan sonra geldi, ancak Khisin'in otoritesi bunu aştı çünkü inceleme şu şekildeydi: "Sizin karanlık Rusya'nızda DNA'nın nasıl kopyalanacağını bilmiyorlar." Teşekkür ederim.
Boris Dolgin: Belirli bir ülkedeki bilimsel araştırma düzeyine ilişkin fikirler, makalelerin değerlendirilmesine yönelik katı ve net bir sistemin yokluğunda, genel fikirler kullanıldığında bir sorun teşkil eder.
Alexey Bobrovsky: İngilizceye gelince, her şey çok basit; uluslararası bir bilimsel dildir. Bilimle uğraşan herhangi bir bilim adamı, örneğin Almanya'da, bir Alman neredeyse tüm makalelerini İngilizce yayınlar. Bu arada, Danimarka ve Hollanda'nın yanı sıra Almanya'da da pek çok tez İngilizce olarak savunuluyor, çünkü orada çok sayıda yabancı var. Bilim uluslararasıdır. Tarihsel olarak bilimin dili İngilizcedir.
Boris Dolgin: Son zamanlarda bilim dilinin Almanca olduğu ortaya çıktı.
Alexey Bobrovsky: Nispeten yakın zamanda, ancak yine de artık öyle, yani İngilizceye geçiş, en azından özetler ve sertifikalandırma düzeyinde açıktı, böylece normal Batılı bilim adamları bu özetleri okuyabilir, geri bildirimde bulunabilir, değerlendirebilir. bataklığımızdan çıkın, yoksa her şey tamamen bilinmezliğe gömülecek ve geriye tam bir saygısızlık kalacak. Zaten birçok yönden oluyor ama bir şekilde bu bataklıktan çıkmaya çalışmalıyız.
Boris Dolgin: Kokuyu önlemek için pencereleri açın.
Alexey Bobrovsky: En azından havalandırmaya başlayın.
Boris Dolgin: İyi. Teşekkür ederim. Bu iyimser bir reçetedir. Aslında gidişatınız, tüm karamsarlığa rağmen iyimserliğe ilham veriyor.
Alexey Bobrovsky: Dersin ana fikrinin size sıvı kristallerin ne kadar güzel ve ilginç olduğunu göstermek olduğu gerçeğinden bir kez daha saptık. Umarım söylediklerim biraz ilgi uyandırır. Artık sıvı kristaller hakkında pek çok bilgi bulabilirsiniz, ilk şey bu. İkincisi, bilim insanları her koşulda var olacaktır, bilimsel ilerlemeyi hiçbir şey durduramaz, bu da iyimserliğe ilham verir ve tarih, bilimi her zaman ileriye taşıyan, bilimi her şeyden üstün tutan insanların olduğunu göstermektedir.
“Halka açık dersler “Polit.ru” ve “Halka açık dersler “Polit.ua” döngülerinde aşağıdaki konuşmacılar gerçekleştirildi:
- Leonard Polishchuk. Pleistosen sonlarında büyük hayvanların nesli neden tükendi? Makroekoloji perspektifinden cevap
- Miroslav Marinoviç. Gulag'ın manevi eğitimi
- Kirill Eskov. Evrim ve otokataliz
- Mihail Sokolov. Bilimsel üretkenlik nasıl yönetilir? İngiltere, Almanya, Rusya, ABD ve Fransa'dan deneyimler
- Oleg Ustenko. Bitmemiş bir krizin hikayesi
- Grigory Sapov. Kapitalist manifesto. L. von Mises'in "İnsan Etkinliği" kitabının hayatı ve kaderi
- Alexander Irvanets. Demek sen böylesin yazar amca!
- Vladimir Katanayev. Kansere karşı ilaç geliştirilmesine modern yaklaşımlar
- Vakhtang Kipiani. Ukrayna'da süreli samizdat. 1965-1991
- Vitaly Naishul. Kültürün kilise tarafından benimsenmesi
- Nikolai Kaverin. İnsanlık tarihindeki grip salgınları
- Alexander Filonenko. Üniversitede İlahiyat: Geri Dönüş mü?
- Alexey Kondrashev. İnsanın evrimsel biyolojisi ve sağlığı
- Sergei Gradirovsky. Modern demografik zorluklar
- Alexander Kislov. Geçmişte, günümüzde ve gelecekte iklim
- Alexander Auzan, Alexander Paskhaver. Ekonomi: sosyal kısıtlamalar veya sosyal rezervler
- Konstantin Popadin. Aşk ve zararlı mutasyonlar ya da tavus kuşunun neden uzun kuyruğa ihtiyacı var?
- Andrey Ostalsky. Modern dünyada ifade özgürlüğüne yönelik zorluklar ve tehditler
- Leonid Ponomarev. Bir insanın ne kadar enerjiye ihtiyacı vardır?
- Georges Nivat. Karanlığın tercümesi: kültürler arası iletişim yolları
- Vladimir Gelman. Modern Rusya'da ulus-altı otoriterlik
- Vyacheslav Likhaçev. Ukrayna'da Korku ve Nefret
- Evgeny Gontmakher. Rusya'nın modernizasyonu: INSOR'un konumu
- Donald Boudreau. Özel çıkarların hizmetinde olan tekel karşıtı politika
- Sergey Enikolopov. Şiddet psikolojisi
- Vladimir Kulik. Ukrayna'nın dil politikası: yetkililerin eylemleri, vatandaşların görüşleri
- Mikhail Blinkin. Hayata uygun bir şehirde ulaşım
- Alexey Lidov, Gleb Ivakin. Antik Kiev'in kutsal alanı
- Alexey Savvateev. Ekonomi nereye gidiyor (ve bizi yönlendiriyor)?
- Andrey Portnov. Tarihçi. Vatandaş. Durum. Ulus inşa etme deneyimi
- Pavel Plechov. Volkanlar ve volkanoloji
- Natalya Vysotskaya. Kültürel çoğulculuk bağlamında çağdaş ABD edebiyatı
- Alexander Auzan ile tartışma. Rusça'da modernleşme nedir?
- Andrey Portnov. Ukraynaca'da tarihle ilgili alıştırmalar: sonuçlar ve beklentiler
- Alexey Lidov. Kutsal alanda simge ve ikonik
- Efim Rachevsky. Sosyal asansör olarak okul
- Alexandra Gnatyuk. İki savaş arası dönemin Polonya-Ukrayna karşılıklı anlayışının mimarları (1918-1939)
- Vladimir Zakharov. Doğada ve laboratuvarda aşırı dalgalar
- Sergey Neklyudov. Gelenek olarak edebiyat
- Yakov Gilinsky. Yasağın diğer tarafında: Bir kriminologun görüşü
- Daniil Aleksandrov. Sovyet sonrası transit toplumlarda orta tabakalar
- Tatiana Nefedova, Alexander Nikulin. Kırsal Rusya: mekansal sıkıştırma ve sosyal kutuplaşma
- Alexander Zinchenko. Kharkov'dan düğmeler. Ukraynalı Katyn hakkında hatırlamadığımız her şey
- Alexander Markov. İyinin ve kötünün evrimsel kökleri: bakteriler, karıncalar, insanlar
- Mihail Favorov. Aşılar, aşılar ve halk sağlığındaki rolleri
- Vasily Zagnitko. Dünyanın volkanik ve tektonik aktivitesi: nedenleri, sonuçları, beklentileri
- Konstantin Sonin. Finansal krizin ekonomisi. İki yıl sonra
- Konstantin Sigov. Gerçeği kim arıyor? "Avrupa Felsefe Sözlüğü" mü?
- Mykola Ryabchuk. Ukrayna'nın komünizm sonrası dönüşümü
- Mikhail Gelfand. Biyoinformatik: test tüpü ile bilgisayar arasındaki moleküler biyoloji
- Konstantin Severinov. Bakterilerde kalıtım: Lamarck'tan Darwin'e ve geriye
- Mikhail Çerniş, Elena Danilova. Şangay ve St. Petersburg'daki insanlar: büyük bir değişim dönemi
- Maria Yudkeviç. Doğduğunuz yer işinize yarayacak yerdir: üniversite personel politikası
- Nikolay Andreev. Matematiksel çalışmalar – yeni bir gelenek biçimi
- Dmitry Bak. "Modern" Rus edebiyatı: kanon değişimi
- Sergey Popov. Astrofizikteki hipotezler: Karanlık madde neden UFO'lardan daha iyidir?
- Vadim Skuratovsky. Geçen yüzyılın 60'lı - 70'li yıllarının Kiev edebi ortamı
- Vladimir Dvorkin. Rusya ve Amerika'nın stratejik silahları: azaltma sorunları
- Alexey Lidov. Bizans efsanesi ve Avrupa kimliği
- Natalya Yakovenko. Ukrayna tarihiyle ilgili yeni bir ders kitabı kavramı
- Andrey Lankov. Doğu Asya'da Modernizasyon, 1945-2010.
- Sergey Sluch. Stalin neden Hitler'le saldırmazlık anlaşmasına ihtiyaç duydu?
- Güzel Ulumbekova. Rusya sağlık reformlarından dersler
- Andrey Ryabov. Sovyet sonrası dönüşümlerin ara sonuçları ve bazı özellikleri
- Vladimir Chetvernin. Özgürlükçülüğün modern hukuk teorisi
- Nikolai Dronin. Küresel iklim değişikliği ve Kyoto Protokolü: on yılın sonuçları
- Yuri Pivovarov. Rus siyasi kültürünün tarihsel kökleri
- Yuri Pivovarov. Rus siyasi kültürünün evrimi
- Pavel Pechenkin. İnsani Teknoloji Olarak Belgesel Film
- Vadim Radayev. Ticarette devrim: yaşam ve tüketim üzerindeki etki
- Alec Epstein. Neden başkasının acısı acımıyor? İsrail ve Rusya'da hafıza ve unutuluş
- Tatyana Çernigovskaya. Nasıl düşünüyoruz? Çok dillilik ve beyin sibernetiği
- Sergey Aleksashenko. Kriz yılı: ne oldu? ne yapıldı? ne bekleyebileceğinizi?
- Vladimir Pastukhov. Karşılıklı itici güç: Rusya ve Ukrayna – aynı dönüşümün iki versiyonu
- Alexander Yuryev. Rusya'da insan sermayesinin psikolojisi
- Andrey Zorin. Üç ulusal eğitim sisteminde beşeri bilimler eğitimi
- Vladimir Plungyan. Modern dilbilim neden derlem dilbilimi olmalıdır?
- Nikita Petrov. Stalinist rejimin suç niteliği: hukuki dayanaklar
- Andrey Zubov. Çoğulcu devlete dönüşe giden Doğu Avrupa ve Sovyet sonrası yollar
- Victor Vakhshtain. Sosyolojinin Sonu: Bilim Sosyolojisine Yönelik Perspektifler
- Evgeny Onişçenko. Bilime rekabetçi destek: Rusya'da nasıl oluyor?
- Nikolay Petrov. Rusya'nın siyasi mekaniği ve krizi
- Alexander Auzan. Toplumsal Sözleşme: 2009'dan Bir Görünüm
- Sergey Guryev. Kriz dünya ekonomisini ve ekonomi bilimini nasıl değiştirecek?
- Alexander Aseev. Modern Rusya'da bilim, eğitim ve inovasyon merkezleri olarak akademik şehirler
Rusya Federasyonu Eğitim ve Bilim Bakanlığı
Kazan (Volga bölgesi) Federal Üniversitesi
Kimya Enstitüsü adını almıştır. A. M. Butlerova
Anorganik Kimya Bölümü
Konuyla ilgili özet:
« Sıvı kristal polimerler"
İş tamamlandı
714 numaralı grubun öğrencisi
Khikmatova G.Z.
işi kontrol ettim
Ignatieva K.A
Kazan-2012.
Giriş…………………………………………………………………………………..3
1. Sıvı kristaller…………………………………………………………
1.1.Keşif tarihi…………………………………………………….……...4
1.2. Kristal faz türleri……………………………………….………..7
1.3.Sıvı kristalleri inceleme yöntemleri………..………………….…………..11
2. Sıvı kristal polimerler……..…………………………………….13
2.1.LC polimerlerinin moleküler tasarım ilkeleri..................14
2.2. Sıvı kristal polimerlerin ana türleri……………….18
2.3.LC polimerlerinin yapısı ve özellikleri..………………….….20
2.4.Uygulama alanları….……………………………………………………..
2.4.1. Elektrik alan kontrolü - ince film optik malzemeleri elde etmenin yolu…………………………………………21
2.4.2.Kolesterik LC polimerleri - spektrozonal filtreler ve dairesel polarizörler……………………………………………………….23
2.4.3.Bilgilerin kaydedilmesi için kontrollü optik olarak aktif ortam olarak LC polimerleri………………………………………………………….………………..24
2.4.4.Süper yüksek mukavemetli elyaflar ve kendinden takviyeli plastikler………………………………………………………………………………….25
Kullanılmış literatür…………………………………………………….…28
Başvuru.
Giriiş.
Polimer bilimindeki 80'li yıllar, yeni bir alanın (sıvı kristal polimerlerin kimyası ve fiziği) doğuşu ve hızlı gelişimi ile damgasını vurdu. Sentetik kimyagerleri, teorik fizikçileri, klasik fiziksel kimyacıları, polimer bilim adamlarını ve teknoloji uzmanlarını bir araya getiren bu alan, yüksek mukavemetli kimyasal elyafların oluşturulmasında çok hızlı bir şekilde pratik başarı getiren, yoğun bir şekilde geliştirilen yeni bir yöne doğru büyümüştür ve bugün dikkat çekmektedir. gözlükçüler ve mikroelektronik uzmanları. Ancak asıl önemli olan bu bile değil, polimerlerde ve polimer sistemlerde sıvı kristalin durumunun, ortaya çıktığı gibi, sadece son derece yaygın olmakla kalmayıp (bugün yüzlerce polimer sıvı kristali tanımlanmıştır) aynı zamanda kararlı bir durumu temsil etmesidir. Polimer gövdelerin denge fazı durumu.
Hatta bunda bazı paradokslar da var. 1988 yılında, Avusturyalı botanikçi F. Reinitzer'in ilk sıvı kristal madde olan kolesteril benzoatı tanımlamasının yüzüncü yılı kutlandı. Geçen yüzyılın 30'lu yıllarında, düşük moleküllü organik sıvı kristallerin fiziği geliştirildi ve 60'lı yıllarda dünyada bu kristallere dayalı milyonlarca cihaz zaten çalışıyordu. Bununla birlikte, 60'lı ve 70'li yıllarda çoğu polimer bilimcisi, örneğin kolesterik tipte termotropik sıvı kristal polimerlerin varlığını hayal edemiyordu ve genel olarak bu tür sistemler, atipik makromoleküler nesnelerin egzotik temsilcileri gibi görünüyordu. Ve aslında, son yıllarda bir tür bilgi "patlaması" yaşandı ve bugün, her ay düzinelerce sentezlenen liyotropik ve termotropik sıvı kristal polimerler bugün kimseyi şaşırtmıyor.
Bu çalışmamda sıvı kristal halinin ne zaman ve nasıl keşfedildiğinden, sıvı kristallerin diğer nesnelerle karşılaştırıldığında benzersiz olan yönlerinden, sıvı kristal polimerlerden ve neden ilginç ve harika olduklarından bahsetmek istedim.
Sıvı kristaller.
Çoğu madde yalnızca üç toplanma durumunda bulunabilir: katı, sıvı ve gaz. Bir maddenin sıcaklığı değiştirilerek sırayla bir durumdan diğerine aktarılabilir. Genellikle kristalleri ve amorf cisimleri içeren katıların yapısı dikkate alınır. Kristallerin ayırt edici bir özelliği, uzun menzilli düzenin ve özelliklerin anizotropisinin varlığıdır (simetri merkezi olan kristaller hariç). Amorf katılarda sadece kısa menzilli düzen vardır ve bunun sonucunda izotropiktirler. Sıvılarda da kısa menzilli düzen vardır ancak sıvının viskozitesi oldukça düşüktür, yani akışkanlığa sahiptir.
Maddenin bu üç durumuna ek olarak dördüncüsü de vardır. likit kristal. Katı ve sıvı arasında bir ara maddedir ve aynı zamanda denir. mezomorfik durum. Bu durumda, karmaşık çubuk şeklinde veya disk şeklinde moleküllere sahip çok sayıda organik madde bulunabilir. Bu durumda onlara denir sıvı kristaller veya mezofaz.
Bu durumda, madde bir kristalin birçok özelliğine sahiptir, özellikle mekanik, elektriksel, manyetik ve optik özelliklerin anizotropisi ile karakterize edilir ve aynı zamanda bir sıvının özelliklerine de sahiptirler. Sıvılar gibi akışkandırlar ve bulundukları kabın şeklini alırlar.
Genel özelliklerine göre LC'ler iki büyük gruba ayrılabilir. Sıcaklık değiştiğinde oluşan sıvı kristallere denir termotropik. Konsantrasyonları değiştiğinde çözeltilerde ortaya çıkan sıvı kristallere denir liyotropik.
1.1. Sıvı kristaller 1888'de keşfedildi. Avusturyalı botanik profesörü F. Reinitzer, sentezlediği yeni madde olan kolesterol ve benzoik asidin bir esteri olan kolesteril benzoat üzerinde çalışırken.
145°'ye ısıtıldığında kristal fazın (beyaz toz) tuhaf, bulanık bir sıvıya dönüştüğünü ve 179°'ye daha fazla ısıtıldığında sıradan şeffaf bir sıvıya geçişin gözlemlendiğini keşfetti. Saf kolesteril benzoata sahip olduğundan emin olmadığı için bu maddeyi saflaştırmaya çalıştı, ancak yine de bu iki faz geçişi yeniden üretildi. Bu maddenin bir örneğini arkadaşı fizikçi Otto von Lehmann'a gönderdi. Lehman, dokunulduğunda yumuşak olan ve sıradan sert kristallerden farklı olan plastik kristaller de dahil olmak üzere sıradan kristaller üzerinde çalıştı. Ana çalışma yöntemi polarizasyon optik mikroskobuydu - ışığın bir polarizörden geçtiği, bir maddeden geçtiği ve ardından bir analizörden ince bir madde tabakası boyunca geçtiği bir mikroskop. Polarizör ile analiz cihazı arasına belirli bir maddenin kristalleri yerleştirildiğinde, dokuları (farklı kristalli maddeler için karakteristik görüntüler) görebilir ve böylece kristallerin optik özelliklerini inceleyebilirsiniz. Otto von Lehmann'ın, ara durumun, yanılsamanın nedeninin ne olduğunu anlamasına yardımcı olduğu ortaya çıktı. Otto von Lehmann, kristalli maddelerin, kristallerin tüm özelliklerinin yalnızca moleküllerin şekline bağlı olduğuna, yani bu kristalde nasıl konumlandıkları önemli olmadığına, moleküllerin şeklinin önemli olduğuna ciddi şekilde ikna olmuştu. Ve sıvı kristaller söz konusu olduğunda haklıydı; moleküllerin şekli, sıvı kristal faz oluşturma yeteneğini (esas olarak moleküllerin şekli) belirler. 1888'de Reinitzer, yumuşaklığı sıvı olarak adlandırılabilecek kadar olan kristallerin bulunduğunu yazdı, ardından Lehmann akan kristaller hakkında bir makale yazdı, hatta bu terimi icat etti. sıvı kristaller. Sıvı kristallerin çok sayıda olduğu ve biyolojik süreçlerde önemli bir rol oynadığı bulunmuştur. Örneğin beynin, kas dokusunun, sinirlerin ve zarların bir parçasıdırlar. Belirli bir anlamda iki karşıt kelimenin - "sıvı" ve "kristalin" - ortak kullanımına dayanan "sıvı kristaller" terimi, Fransız fizikçi J. Friedel'in F. Reinitzer'in keşfinden otuz yıl sonra, Yunanca "mesos" (ara) kelimesinden türediği ifadesi görünüşe göre daha doğrudur. Bu maddeler kristal ile sıvı arasında bir ara fazı temsil eder, katı fazın erimesi sırasında ortaya çıkar ve belirli bir sıcaklık aralığında bulunur, daha fazla ısıtıldığında sıradan bir sıvıya dönüşür. Önemli bir tarihsel olay: 20-30'larda Sovyet fizikçi Fredericks, çeşitli manyetik ve elektrik alanlarının sıvı kristallerin optik özellikleri üzerindeki etkisini inceledi ve önemli bir şey keşfetti: sıvı kristallerdeki moleküllerin yönelimi, sıvı kristallerin etkisi altında çok kolay değişiyor. Dış alanların etkisi çok zayıftır ve çok hızlı değişir. 60'lı yılların sonlarından bu yana, sıvı kristal sistemleri ve sıvı kristal fazları üzerine yapılan çalışmalarda bir patlama başladı ve bu, bunların nasıl kullanılacağını öğrendikleri gerçeğiyle ilişkilendirildi. İlk olarak sıradan elektronik dijital saatlerde bilgi görüntüleme sistemleri için, daha sonra hesap makinelerinde ve bilgisayar teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, sıvı kristallerin ekran üretiminde aktif olarak kullanılabileceği ortaya çıktı. Doğal olarak böyle bir teknolojik sıçrama, sıvı kristallerin temel bilim açısından incelenmesini teşvik etti, ancak sıvı kristallerle ilgili bilimsel keşifler arasında ne kadar büyük bir zaman farkı olduğuna dikkat edilmelidir. Aslında insanlar meraktan ilgileniyordu, faydacı bir ilgi yoktu, kimse nasıl kullanılacağını bilmiyordu ve üstelik o yıllarda (20-30'lar) görelilik teorisi çok daha ilginçti. Bu arada Fredericks, Sovyetler Birliği'nde görelilik teorisinin popülerleştiricisiydi, sonra bastırıldı ve kamplarda öldü. Aslında sıvı kristallerin keşfinin üzerinden, onları kullanmayı öğrenene kadar 80 yıl geçti.
1.2. Sıvı kristallerin incelenmesi sürecinde maddenin dördüncü halinin fiziksel nedenleri açıklığa kavuştu. Bunlardan en önemlisi moleküllerin küresel olmayan şeklidir. Bu maddelerdeki moleküller tek yönde uzamış veya disk şeklindedir. Bu tür moleküller ya belirli bir çizgi boyunca ya da seçilen bir düzlemde bulunur. Üç ana kristal faz türü bilinmektedir: nematik(Yunanca “nema” - iplik kelimesinden), smektik(Yunanca “smegma” - sabun kelimesinden), kolesterik.
Nematik sıvı kristallerde moleküllerin kütle merkezleri, tıpkı sıvılarda olduğu gibi düzensiz bir şekilde konumlandırılır ve hareket eder ve moleküllerin eksenleri paraleldir. Dolayısıyla uzun menzilli düzen yalnızca moleküllerin yönelimine göre mevcuttur. Aslında nematik moleküller sadece öteleme hareketleri değil, aynı zamanda yönsel titreşimler de gerçekleştirirler. Bu nedenle, molekülde kesin bir paralellik yoktur, ancak baskın bir ortalama yönelim vardır (Şekil 7.19).Yönelim titreşimlerinin genliği sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık arttıkça yönelimde paralellikten daha büyük sapmalar meydana gelir ve faz geçişi noktasında moleküllerin yönelimi kaotik hale gelir. Bu durumda sıvı kristal sıradan bir sıvıya dönüşür.
Pratik uygulamalar için en büyük ilgi alanı, oda sıcaklığında nematik mezofazda bulunan maddelerdir. Günümüzde çeşitli maddelerin karışımları hazırlanarak -20 ila +80 derece aralığında ve hatta daha geniş sıcaklık aralığında nematikler elde edilmektedir.
Sıvı kristallerdeki yönelim sırasını karakterize etmek için genellikle iki parametre tanıtılır: yönetmen ve derece oryantasyon sırası, sipariş parametresi olarak da adlandırılır. Yönlendirici, yönü moleküllerin uzun eksenlerinin ortalama yönelim yönü ile çakışan bir birim vektör I'dir. Nematik sıvı kristallerde yön, optik eksenin yönüne denk gelir. Vektör I, moleküllerin düzenlenmesindeki uzun menzilli düzeni fenomenolojik olarak karakterize eder. Yalnızca moleküler oryantasyonun yönünü belirler ancak mezofazın düzeninin ne kadar mükemmel olduğuna dair herhangi bir bilgi sağlamaz. Uzun menzilli yönelim sırasının ölçüsü sipariş parametresi S,şu şekilde tanımlanır:S=1/2(3 ² θ -1) (*), burada θ – tek bir molekülün ekseni ile sıvı kristalin yöneticisi arasındaki açı. (*) cinsinden ortalama alma tüm molekül topluluğu üzerinden gerçekleştirilir. S=1 değeri tam yönelim düzenine, yani ideal bir sıvı kristale karşılık gelir ve S=0 değeri tam yönelim bozukluğu anlamına gelir ve izotropik bir sıvıya dönüşmüş bir nematiğe karşılık gelir.
Kolesterik sıvı kristaller Adlarını kolesterolden alırlar çünkü çoğu durumda kolesterol esterleridirler. Aynı zamanda kolesterol esterlerine ek olarak başka birçok madde de kolesterik mezofazı oluşturur. Kolesterik oluşturan tüm bileşiklerin molekülleri, dört kovalent bağla farklı atomlara veya atom gruplarına bağlanan asimetrik bir karbon atomu içerir. Bu tür moleküller, tıpkı sol ve sağ eller gibi basit bir süperpozisyonla kendileriyle birleşemezler. Onlar aranmaktadır kiral moleküller (eski İbranice “varis” - elden).
Kiral moleküllerden oluşan kolesterik sıvı kristaller yapı olarak nematiğe benzer ancak temel bir farkları vardır. Nematikten farklı olarak kolesterikteki moleküllerin tek biçimli yöneliminin enerji açısından elverişsiz olduğu gerçeğinde yatmaktadır. Kiral kolesterik moleküller ince bir tek tabaka halinde birbirine paralel olarak düzenlenebilir, ancak bitişik tabakada moleküllerin belirli bir açıyla döndürülmesi gerekir. Böyle bir durumun enerjisi, tekdüze bir yönelimden daha az olacaktır. Sonraki her katmanda, katman düzleminde bulunan direktör I tekrar küçük bir açıyla döndürülür. Böylece, kolesterik bir sıvı kristalde moleküllerin sarmal bir düzeni oluşturulur (Şekil 7.20). Bu spiraller sol veya sağ olabilir. Komşu katmanların I vektörleri arasındaki α açısı genellikle tam devrimin yüzde biri kadardır; α≈1®. Bu durumda kolesterik sarmalın eğimi R birkaç bin angstromdur ve spektrumun görünür kısmındaki ışığın dalga boyuyla karşılaştırılabilir. Nematik sıvı kristaller, sonsuz büyük sarmal adıma (P→∞) sahip kolesterik sıvı kristallerin özel bir durumu olarak düşünülebilir. Moleküllerin sarmal düzeni, sarmalın eksenine dik olarak uygulanan bir elektrik veya manyetik alanla bozulabilir.
Smektik sıvı kristaller, nematik ve kolesterik olanlardan daha düzenlidir. İki boyutlu kristallere benzerler. Moleküllerin oryantasyonel sıralamasına ek olarak, nematikteki sıralamaya benzer şekilde, moleküllerin kütle merkezlerinin kısmi bir sıralaması da vardır. Bu durumda, her katmanın yöneticisi artık kolesteride olduğu gibi katman düzleminde yer almaz, onunla belirli bir açı oluşturur.
Katmanlardaki moleküllerin düzeninin doğasına bağlı olarak smektik sıvı kristaller iki gruba ayrılır: yapısal olmayan smektikler Ve yapısal katmanlara sahip smektikler.
İÇİNDE yapısal olmayan katmanlara sahip smektik sıvı kristaller Katmanlardaki moleküllerin kütle merkezleri, bir sıvıda olduğu gibi kaotik bir şekilde yerleştirilmiştir. Moleküller katman boyunca oldukça serbestçe hareket edebilirler ancak kütle merkezleri aynı düzlemdedir. Smektik adı verilen bu düzlemler birbirlerinden aynı uzaklıkta, yaklaşık olarak molekülün uzunluğuna eşit uzaklıkta bulunur. İncirde. Şekil 7.21a böyle bir smektikteki moleküllerin dizilişini göstermektedir. Şekilde gösterilen smektik sıvı kristal için, direktör I ve düzleme normal n, aynı doğrultudadır. Başka bir deyişle moleküllerin uzun eksenleri smektik katmanlara diktir. Bu tür sıvı kristallere smektik A adı verilir. Şekil 7.21b, yönlendiricinin tabakanın normali boyunca yönlendirilmediği ancak onunla belirli bir açı oluşturduğu, yapısal olmayan katmanlara sahip bir smektiği göstermektedir.Moleküllerin bu şekilde düzenlenmesine sahip sıvı kristallere smektik C adı verilir. smektik sıvı kristaller, smektik A ve C'ye göre daha karmaşık bir sıralamaya sahiptir. Bunun bir örneği, sıralamanın ayrıntıları henüz tam olarak incelenmemiş olan smektik F'dir.
İÇİNDE yapısal katmanlara sahip smektikler zaten üç boyutlu istatistiksel sıralamayla uğraşıyoruz. Burada moleküllerin kütle merkezleri de smektik katmanlarda bulunur ancak iki boyutlu bir kafes oluşturur. Bununla birlikte, kristalin maddelerin aksine, katmanlar birbirlerine göre serbestçe kayabilirler (diğer smektiklerde olduğu gibi!). Katmanların bu serbestçe kayması nedeniyle, tüm smektikler dokunulduğunda sabuna benzer bir his verir. Bu nedenle adları verilmiştir (Yunanca "smegma" kelimesi sabun anlamına gelir). Bazı smektiklerde, moleküllerin kütle merkezlerinin sıralaması smektik B'dekiyle aynıdır, ancak direktör I ile normal n arasındaki açı katmanlar sıfır değildir. Bu durumda psödohekzagonal bir monoklinik sıralama oluşur. Bu tür smektiklere H smektikler denir.Ayrıca vücut merkezli bir kafes ile kübik bir yapıya yakın olan D smektikler de vardır. Yeni sentezlenen sıvı kristaller arasında nematik, kolesterik ve smektik olarak sınıflandırılamayanlar da bulunmaktadır. Bunlara genellikle egzotik mezofazlar denir. Bunlar arasında, örneğin, üzerinde yoğun olarak çalışılan, disk şeklindeki sıvı kristaller veya diskotikler yer alır.
1.3. Polarizasyon mikroskobu, sıvı kristalleri incelemek için ilk yöntemdir, yani bir araştırmacının çapraz polarizörlerin polarizasyon mikroskobunda gözlemlediği resimden, ne tür bir mezofazın, ne tür bir sıvı kristal fazın oluştuğuna karar verilebilir. Bu, molekülleri yalnızca yönelimsel bir düzen oluşturan nematik fazın karakteristik tablosudur. Smektik aşama böyle görünüyor. Tüm bunların ölçeği hakkında bir fikir vermek gerekirse, moleküler ölçekten çok daha büyüktür: resmin genişliği yüzlerce mikrondur, yani makroskobik bir resimdir, dalga boyundan çok daha büyüktür. görünür ışıktan. Ve bu tür resimleri analiz ederek nasıl bir yapının var olduğuna karar verilebilir. Doğal olarak, bu mezofazların yapısını ve bazı yapısal özelliklerini belirlemek için daha doğru yöntemler vardır - X-ışını kırınım analizi, çeşitli spektroskopi türleri gibi yöntemler - bu, moleküllerin nasıl ve neden bir şekilde paketlendiğini anlamamızı sağlar. .
Kolesterik mezofaz buna benzer - tipik resimlerden biri.
Sıcaklık değiştiğinde kırılmada bir değişiklik gözlenir, böylece renkler değişir, geçişe yaklaşırız - ve izotropik bir erimeye geçiş gözlenir, yani her şey kararır, çapraz polarizörlerde karanlık bir resim görülür.
Sıvı kristal polimerler.
Sıvı kristal (LC) polimerler, belirli koşullar altında (sıcaklık, basınç, çözeltideki konsantrasyon) LC durumuna dönüşebilen yüksek moleküllü bileşiklerdir. Polimerlerin LC durumu, amorf ve kristalin durumlar arasında bir ara pozisyon işgal eden bir denge fazı durumudur, bu nedenle sıklıkla mezomorfik veya mezofaz (Yunanca meso - ara maddeden) olarak da adlandırılır. Mezofazın karakteristik özellikleri, makromoleküllerin (veya bunların parçalarının) düzenlenmesinde oryantasyon düzeninin varlığı ve dış etkilerin yokluğunda fiziksel özelliklerin anizotropisidir. LC fazının kendiliğinden oluştuğunu vurgulamak çok önemlidir; polimerdeki oryantasyon sırası, makromoleküllerin yüksek anizodiametrisine (asimetri) bağlı olarak numunenin basitçe gerilmesiyle kolayca indüklenebilir.
Polimerler termal etki (ısıtma veya soğutma) sonucu LC durumuna veya mezofaza geçerlerse termotropik LC polimerleri olarak adlandırılır; polimerler belirli solventlerde çözündüğünde LC fazı oluşuyorsa liyotropik LC polimerleri olarak adlandırılır.
Polimerlerin bir mezofaz oluşturma olasılığını öngören ilk bilim adamları V.A. Kargin ve P. Flory.
Ders 4/1
Ders. Polimerlerin fiziksel durumları. Kristal, amorf ve sıvı kristal polimerler.
Ayırt etmek agrega ve faz Polimerlerin durumları.
Polimerler mevcut iki toplama durumunda: zor Ve sıvı Büyük boyutlu makromoleküllerin neden olduğu çok yüksek moleküller arası etkileşim kuvvetleri nedeniyle polimerler için üçüncü toplanma durumu (gaz halinde) mevcut değildir.
İÇİNDE zor Bir araya gelme durumlarında polimerler, moleküllerin yüksek paketleme yoğunluğu, gövdelerde belirli bir şekil ve hacmin varlığı ve bunları koruma yeteneği ile karakterize edilir. Katı hal, moleküller arası etkileşimin enerjisi moleküllerin termal hareket enerjisini aşarsa gerçekleşir.
İÇİNDE sıvı toplanma durumunda, makromoleküllerin yüksek paketleme yoğunluğu korunur. Belirli bir hacim, belirli bir şekil ile karakterize edilir. Ancak bu durumda polimerin bu şekli korumaya karşı direnci azdır. Bu yüzden
polimer kabın şeklini alır.
İki toplama durumunda bulunurlar termoplastik eriyebilen polimerler. Bunlar birçok doğrusal ve dallanmış polimeri içerir - polietilen, polipropilen, poliamitler, politetrafloroetilen vb.
ağ ısıtıldığında ağ yapısı kazanan polimerlerin yanı sıra doğrusal ve dallanmış polimerler yalnızca katı hal.
Makromoleküllerin dizilişindeki düzenlilik derecesine bağlı olarak polimerler üç şekilde bulunabilir. faz durumları: kristalimsi, likit kristal Ve amorf.
Kristalin durum karakterize edilir parçacıkların düzenlenmesinde uzun menzilli düzen yani parçacıkların boyutundan yüzlerce ve binlerce kat daha büyük.
Likit kristal kristal ve amorf arasındaki hal ara maddesi.
Amorf faz durumu karakterize edilir emri kapat pozisyonda parçacıklar yani parçacık boyutlarıyla karşılaştırılabilir mesafelerde gözlemlenen sıra.
Polimerlerin kristal hali
Polimerlerin kristal durumu, makromolekül birimlerinin üç boyutlu uzun menzilli yapılar oluşturmasıyla karakterize edilir. Bu yapıların boyutu birkaç mikronu geçmez; genellikle denir kristalitler . Düşük moleküllü maddelerin aksine, polimerler hiçbir zaman tamamen kristalleşmez, kristalitlerle birlikte amorf bölgeler (düzensiz yapıya sahip) korunur. Bu nedenle kristal haldeki polimerlere denir. amorf kristal veya kısmen kristallidir. Bir numunedeki kristal bölgelerin hacimsel içeriğine denir. kristallik derecesi . Çeşitli yapıya duyarlı yöntemlerle ölçülür. Bunlardan en yaygın olanları şunlardır: yoğunluk ölçümü, X-ışını kırınım yöntemi, IR spektroskopisi, NMR. Çoğu polimer için kristallik derecesi, makromoleküllerin yapısına ve kristalizasyon koşullarına bağlı olarak %20 ila %80 arasında değişir.
Kristalitlerin morfolojisi ve toplanma türü belirlenir kristalizasyon yöntemi . Bu yüzden, seyreltik çözeltilerden yavaş kristalleşme sırasında düşük moleküler çözücülerde (konsantrasyon ~ %0,01), kristalitler tek, düzenli yönlü plakalardır ( ince tabakalar ), makromolekülün “kendi üzerine” katlanmasıyla oluşur (Şekil 1).
Şekil 1. Katlanmış makromoleküllerin katmanlı kristalinin yapısının şeması
svarka-bilgi/iletişim
Lamellerin kalınlığı genellikle 10-15 nm'dir ve kıvrımın uzunluğuna göre belirlenir, uzunlukları ve genişlikleri geniş sınırlar içinde değişebilir. Bu durumda makromolekülün ekseni plakanın düzlemine dik hale gelir ve plakanın yüzeyinde ilmekler oluşur (Şekil 2). Katlanan makromoleküllerin ilmeklerinin toplandığı bölgelerin varlığı nedeniyle tam bir kristal düzeni yoktur. Bireysel polimer tek kristalleri için bile kristallik derecesi her zaman %100'den azdır (örneğin polietilen için %80-90). Polimer tek kristallerinin morfolojisi, kristal kafeslerinin simetrisini yansıtır ve kalınlık, kristalizasyon sıcaklığına güçlü bir şekilde bağlıdır ve birkaç kez değişebilir.
Pirinç. 2. Polietilen kristalitlerdeki makromoleküllerin kıvrımları svarka-bilgi/iletişim
Lamel kristallerinin dejenere formu fibril kristalleri (fibriller), büyük bir uzunluk-kalınlık oranıyla karakterize edilir (Şekil 3). Yüzlerden birinin tercihli büyümesini destekleyen koşullar altında gelişirler, örneğin yüksek oranda solvent buharlaşması. Fibrillerin kalınlığı genellikle 10-20 nm'dir ve uzunluğu birçok mikrona ulaşır.
Pirinç. 3.b - mikrofibril; c - fibril. Elektron kırınım deseninin taranması.. www. ntmdt. ru
Kristal plakalar çözeltiden kristalleşmenin en basit biçimini temsil eder. Kristalleşme oranındaki bir artış veya çözeltinin konsantrasyonundaki bir artış, daha karmaşık yapıların ortaya çıkmasına neden olur: "ikizlerin" spiral oluşumlarının (kristalografik bir düzlem boyunca birbirine bağlanan iki plaka) yanı sıra çeşitli dendritik formlar da dahil olmak üzere çok sayıda plaka, sarmal teraslar, “ikizler” ve diğerleri. Konsantrasyonun daha da artmasıyla birlikte, küreselitler . Küreler polimerlerin eriyiklerden kristalizasyonu sırasında da oluşur. Bu, polimerlerdeki kristal oluşumların en yaygın ve yaygın şeklidir.
İÇİNDE küreselitler lameller ortak merkezlerden radyal olarak ayrılır (Şekil 4). Elektron mikroskobu çalışmaları, sferülit fibrilinin, üst üste istiflenmiş ve sferülitin yarıçapı etrafında bükülmüş birçok lamelden oluştuğunu göstermektedir. Çapları birkaç mikrondan birkaç cm'ye kadar değişen kürecikler gözlenir.Blok numunelerde üç boyutlu küreler, ince filmlerde ise iki boyutlu düz küreler görülür. Blok numunelerin kristalitlerinde makromolekülün bir kısmının kıvrımlı bir yapıya sahip olduğu, diğer kısmının ise kristalitten kristalite geçerek bunları birbirine bağladığı varsayılmaktadır. Bu “geçen” zincirler ve katlanma bölgeleri küreselitlerin amorf kısmını oluşturur.
Pirinç. 4. Polietilen sebasatın halka kürecikleri
Kristalizasyon koşullarına bağlı olarak aynı polimer oluşabilir. küreselitler çeşitli türler ( radyal, halka şeklinde ) (Şekil 5). Düşük dereceli aşırı soğumalarda genellikle halka tipi küresel küreler oluşur; yüksek derecelerde ise radyal küresel küreselitler oluşur. Örneğin, polipropilen küreselitler, polimerin kristalleştiği kristal modifikasyonuna bağlı olarak farklı optik özelliklere ve hatta farklı erime noktalarına sahiptir. Buna karşılık, monoklinik hücreli polipropilen küreselitler pozitif veya negatif olabilir. Bir küreselitin çift kırılımı sıfırdan büyükse pozitif olarak adlandırılır. Sıfırdan küçükse küreselit negatiftir.
Şekil 5. Küreselit türleri: a - radyal, b - halka.
Eriyiğin erime noktasına yakın bir sıcaklıkta kristalleşmesi (aşırı soğuma 1˚C'yi aşmaz) çok yavaş gerçekleşir ve düzleştirilmiş zincirlerden oluşan en mükemmel kristal yapıların oluşumuna yol açar. Düzleştirilmiş zincirlerle kristalleşme mekanizması pratikte nadiren gerçekleştirilir. Bunu yapmak için eriyiğin soğutulmasıyla eş zamanlı olarak büyük gerilimlerin uygulanması gerekir.
Çoğu polimer küresel formda kristalleşir. Ancak bazı durumlarda blok polimerde yalnızca katmanlı kristal grupları bulunur. Tek kristaller ve küreselitler arasında orta düzeyde yapısal oluşumlar da bulunmuştur. Çoğu zaman bu yapılar yönlüdür ve boyutları onlarca mikrona kadar büyüktür. Belirli sayıda ara yapıların olup olmadığı veya çeşitli morfolojik formların sürekli olarak birbirine dönüştüğü henüz netlik kazanmamıştır.
Polimerlerin amorf durumu
Amorf polimerler kristal bir yapıya sahip değildir.Polimerlerin bu durumu şu şekilde karakterize edilir:
· Makromoleküllerin dizilişinde üç boyutlu uzun menzilli düzenin olmayışı,
· Makromoleküllerin birimlerinin veya bölümlerinin dizilişindeki kısa menzilli düzen, birbirlerinden uzaklaştıkça hızla kaybolur.
Polimer molekülleri, polimerlerin muazzam viskozitesi ve moleküllerin büyük boyutu nedeniyle ömrü çok uzun olan "sürüler" oluşturuyor gibi görünmektedir. Bu nedenle, bazı durumlarda bu tür sürüler neredeyse hiç değişmeden kalır. İÇİNDE amorf onların da durumu iyi polimer çözümleri Ve polimer jöleler .
Amorf polimerler tek fazlıdır ve paketler halinde toplanan zincir moleküllerden oluşur. Paketler yapısal elemanlardır ve komşu elemanlara göre hareket etme kabiliyetine sahiptirler. Bazı amorf polimerler aşağıdakilerden oluşturulabilir: kürecik Globüller, küresel parçacıklar halinde yuvarlanan bir veya daha fazla makromolekülden oluşur (Şekil 6). Makromoleküllerin bir top halinde katlanma olasılığı, yüksek esneklikleri ve molekül içi etkileşim kuvvetlerinin moleküller arası etkileşim kuvvetleri üzerindeki baskınlığı ile belirlenir.
Şekil 6. Demir kompleksinin dört molekülünü içeren hemoglobinin küresel formu
www. krugosvet. ru
Amorf polimerler sıcaklığa bağlı olarak termal hareketin doğasında farklılık gösteren üç durumda olabilir: camsı, son derece elastik Ve viskoz. Polimerin yer aldığı aşama, yapısındaki değişiklik ve doğrusal polimerlerin makromolekülleri arasındaki yapışma kuvvetleri tarafından belirlenir.
Şu tarihte: Düşük sıcaklık amorf polimerler bulunur camsı durum. Moleküler segmentlerin hareketliliği yoktur ve polimer, amorf durumdaki sıradan bir katı gibi davranır. Bu durumda malzeme kırılgan . Yüksek elastik durumdan sıcaklığın azalmasıyla camsı duruma geçişe denir. cam geçişi ve böyle bir geçişin sıcaklığı cam değişim ısısı .
Son derece elastik bir polimerin kolayca esneyebilme ve büzülebilme özelliği ile karakterize edilen bir durum ortaya çıkar oldukça yüksek sıcaklıklarda termal hareketin enerjisi molekülün bölümlerinin hareketine neden olmak için yeterli olduğunda, ancak molekülü bir bütün olarak harekete geçirmek için henüz yeterli olmadığında. Oldukça elastik bir durumda olan polimerler, nispeten küçük mekanik gerilimler altında çok fazla etkiye sahiptir. büyük elastik deformasyon . Örneğin kauçuklar neredeyse 10 kat esneyebilmektedir.
İÇİNDE viskoz durumunda sadece bölümler değil, makromolekülün tamamı da hareket edebilir. Polimerler akma yeteneği kazanırlar, ancak sıradan sıvıların aksine, akışlarına her zaman oldukça elastik deformasyon gelişimi eşlik eder. Bu durumdaki malzeme, küçük kuvvetlerin etkisi altında, geri döndürülemez plastik bozulma teknolojik işlenmesi için kullanılabilir.
Makromoleküllerin doğrusal yapısı ile amorf durumdaki polimerler elastik-viskoz gövdelerdir ve güçlü bir uzaysal yapı oluştuğunda viskoelastik gövdelerdir.
Amorf cisimlerdeki parçacıkların hareketliliğini etkileyen herhangi bir dış etki (sıcaklıktaki değişiklikler, basınç), fiziksel özellikleri (malzemenin dielektrik özellikleri, gaz geçirgenliği) etkiler.
Polimerlerin sıvı kristal hali
Sıvı kristaller olağandışı maddelerdir. Adından da anlaşılacağı gibi, sıvıların ve katıların doğasında bulunan özellikleri birleştirirler. Sıvılardan akışkanlığı, yani içine döküldükleri kabın şeklini alma yeteneğini aldılar. Katı kristal gövdelerden - anizotropi özellikler . İkincisi, sıvı kristallerin yapısıyla açıklanmaktadır - içlerindeki moleküller düzensiz değil, düzenli bir şekilde düzenlenmiştir. Ancak katı kristallerdeki kadar katı değildir.
Bileşiklerin tümü sıvı kristal durumuna geçmez, yalnızca molekülleri önemli derecede kristalize olanlara geçer. anizometri (çubuk veya disk şeklinde). Moleküllerin paketlenmesine bağlı olarak ayırt edilirler. üç tip yapı sıvı kristaller - smektik , nematik Ve kolesterik .
Smectics, belki de sıradan kristallere en yakın olanıdır. İçlerindeki moleküller katmanlar halinde paketlenmiştir ve kütle merkezleri sabittir (Şekil 7). İÇİNDE nematik Aksine, moleküllerin kütle merkezleri düzensiz bir şekilde yerleştirilmiştir, ancak moleküllerinin genellikle çubuk şeklindeki eksenleri birbirine paraleldir (Şekil 8). Bu durumda bunların oryantasyon sırasına göre karakterize edildiği söylenir.
Üçüncü tip sıvı kristallerin en karmaşık yapısı kolesterik. Kolesterik oluşumu için kiral moleküller adı verilen, yani ayna görüntüsüyle uyumsuz olan moleküller gereklidir.
Pirinç. 7. Smektik fazdaki bir sıvı kristalin şematik gösterimi
http://dik. akademik. ru/
https://pandia.ru/text/80/219/images/image009_79.jpg" alt="Şek. 1. Resim, kolesterik fazda yönetmenin 180° dönüşünü göstermektedir. Karşılık gelen mesafe, yarım döngü, p /2." width="178" height="146">!}
Şekil 9. Kolesterik sıvı kristalin şematik gösterimi
dic. akademik. ru
Böyle bir polimer zincirine başka fonksiyonel gruplar da dahil edilebilir, örneğin: fotokromik ışık kontrollü gruplar veya elektroaktif Bir elektrik alanının etkisi altında yönlendirilen gruplar.
Sıvı kristallerin kendileri yalnızca dar bir sıcaklık aralığında viskoz sıvılardır. Bu nedenle sadece bu sıcaklık aralığında kendilerine has özelliklere sahiptirler. Sıvı kristal polimerler, sıvı kristallerden farklı olarak soğutulduğunda sıvı kristal fazın hem yapısını hem de özelliklerini korur. Yani hassas bir sıvı kristal yapısını, örneğin benzersiz optik özelliklerini kaybetmeden bir katıda sabitlemek mümkündür.
Kolesterikler sıcaklığa kolayca tepki verir. Bazıları çok küçük bir sıcaklık değişimiyle çok hızlı bir şekilde renk değiştirir; bunları benzersiz oluşturmak için kullanabilirsiniz. termal görüntüleme cihazları , veya sıcaklık göstergeleri. Örneğin, böyle bir malzemenin yüzeyini bir lazerle ışınlayarak, ışının yoğunluk dağılımı incelenebilir. Kolesterik polimerlerden yapılan kaplamalar, uçağı bir rüzgar tünelinde test etmek için kullanılabilir, çünkü sıcaklık dağılımı, hangi yerlerde daha fazla türbülans olduğunu ve uçağın etrafında laminer hava akışının nerede olduğunu açıkça gösterecektir.
Polimer kolesteriklerin kullanımının en ilginç örneklerinden biri hazırlanmasıdır. ışık kontrollü filmler . Belirli bir dalga boyundaki ışığa maruz kaldığında şekli değişen bir polimer zincirine fotokromik gruba sahip bir monomer eklenirse, kolesterik yapıdaki sarmalın perdesi değiştirilebilir. Yani bir malzemeyi ışıkla ışınlayarak rengini değiştirebilirsiniz. Ortaya çıkan malzemenin bu özelliği, renk bilgilerini kaydetmek ve saklamak için kullanılabilir. holografi Ve ekran teknolojisi .
Bununla birlikte, spiralin eğimi yalnızca ışık ve sıcaklık değişikliklerinin etkisiyle (termal görüntüleme cihazlarında olduğu gibi) değil, aynı zamanda elektrik ve manyetik alanların etkisiyle de değiştirilebilir. Bunu yapmak için elektroaktif veya manyetik olarak aktif gruplar. Bir elektrik veya manyetik alana maruz kalma, sıvı kristal moleküllerinin yönlendirilmesine ve bozulmasına ve ardından kolesterik sarmalın tamamen çözülmesine yol açar.
Düşük moleküllü sıvı kristallerden çok daha genç olan sıvı kristal polimerlerin incelenmesi, onların fizikokimyasal davranışlarının daha birçok bilinmeyen yönünü ortaya çıkaracaktır.
