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光电和热力学研究诱导可重入Smectic-A阶段二元混合液体晶体材料

*通信:

Govindaiah TN、研究中心研究生物理系,政府学院(自治),Mandya,卡纳塔克邦- 571401,印度,电话:08232220039;电子邮件:tngovi.phy@gmail.com

文摘

在目前的工作,我们的调查是研究二元混合物的光学和电学性质胆甾醇nonanoate (CN)和4 - (trans-4 ' -hexylcyclohexyl) isothiocyanatobenzenes (6 chbt)。这些分子混合物的展品胆甾型和诱导可重入smectic-A阶段顺序时,试样冷却从各向同性相。这些阶段的特点是利用显微技术。热力学反应电气脆弱的感情的光学各向异性可重入smectic-A阶段讨论。相变温度依赖光电给定分子的行为也被讨论。

关键字

二元混合物;光学材质;光学各向异性;光电研究

介绍

高分子液晶材料自组装的例子媒体在纳米水平上。组成的各向异性分子,液体结晶结构的化合物表现出很大的差异,这是强烈容易受到外部领域以及与表面相互作用。为特定分子聚集在特定的体系结构:一个永久偶极矩可以出现形成与偶极结构秩序,即铁电和反铁电阶段。他们的物理性质已经深入调查和考虑各种光电应用程序。最近,已报告显示基于反铁电SmC *材料得益于更高的阈值电场的切换。大这些液体结晶材料潜在的应用是刺激一个伟大的合成与研究进展。铁电的杰出的物理性质(并且可能反铁电)净化的液体结晶(SmC)是吸引特别是在向列液晶材料已经开发的限制他们的表现(1- - - - - -6]。

在目前的调查,我们的目标是研究二元化合物即胆甾醇nonanoate (CN)和4 - (trans-4 -hexylcyclohexyl) isothiocyanatobenzenes (6 chbt),展品胆甾型,和诱导净化的阶段,分别在不同的温度下。这些阶段使用显微技术观察。光学各向异性和讨论了电光相变行为的影响。

实验研究

混合物的不同浓度的CN 6 chbt彻底被准备和混合。这些不同浓度的混合物被保存在干燥器很长时间了。样品受到几个周期的加热,搅拌,使离心,以确保一致性。这些浓度的相变温度测量的帮助下Leitz-polarizing显微镜结合热阶段。样品被夹在幻灯片和盖玻片和被密封的显微观察。折射率一直用阿贝折射仪测量。引入了一个偏振镜在阿贝折射计块非常光线,扫清了对比的边界线的观点折射计,因此计算双折射Δn。阿贝折射仪温度控制循环加热油使用优莱博F-25,冷冻循环器。被放置热电偶测量温度附近样品在接近,精度0.10°C。光电测量是由通常的实验装置如威廉姆斯所述7]。它由锡氧化物涂层透明导电玻璃板块和样品夹在这两个玻璃盘子。聚四氟乙烯垫片厚度的d = 39μm±1μm使用和观察是在65°C使用偏光显微镜结合热阶段。

光学结构研究

分子取向光纹理表现出的样本观察和记录使用Leitz-polarizing显微镜结合热阶段。标本被以薄膜的形式和夹在幻灯片和覆盖玻璃。二元混合物的浓度从10%到90%的CN (6 chbt)被认为是实验研究。当40%的CN的标本(6 chbt)从各向同性熔体冷却,因此它表现出胆甾型、SmA、SmC、可重入SmA、SmB阶段顺序。虽然从各向同性相样品冷却,成核的起源开始于小气泡径向生长的形式,确认为球状的纹理的胆甾醇的阶段。进一步冷却试样,纹理慢慢变换焦点圆锥风扇结构的SmA阶段分子排列成层和纹理所示图1一个。进一步冷却标本,不稳定的SmA相变到SmC阶段的纹影织构,它所示图1 b。连续冷却试样,SmC阶段到凹SmA缓慢变化。

在我们的实验研究中,不同液体结晶阶段已确定的基础上,微观结构。这些观察清楚地表明,给定的混合展览一个非常有趣的可重入smectic-A阶段(8]。某些化合物的最低温度中间相相同类型的两个或两个以上的采用,在不同的温度范围。可重入采用通常观察到当分子有很强的纵向偶极矩。还发现了可重入的序列采用二元混合物的非极性液体结晶化合物(9]。在给定的混合物,一些中等浓度的CN在较低温度中没有显示分子聚集在首选的方向朝向水晶阶段,但它面向随机形成一个可重入净化的阶段。在标本进一步冷却,可重入smectic-A相变在SmB阶段,仍至室温,然后它变成了一个结晶相(10,11]。

Themodynamical电磁化率的响应

研究不同的液体混合物晶体材料更重要不仅从技术应用的角度,也从基础研究领域的分子相互作用[12]。热力学的研究了解相位稳定性是非常重要的角色,液晶的化学结构和动力学(13,14]。液体的温度依赖的分子取向结晶阶段被认为是在许多技术应用。这些技术的应用程序是基于分子结构和分子间相互作用的性质。等分子间作用力范德瓦尔斯相互作用,氢键,捐赠者的相互作用和空间排斥相互作用是他们单独或结合使用可以负责增加或减少液体结晶相的热稳定性15]。

热力学研究液体结晶相在不同浓度的二元混合物的液体结晶材料估计使用玻耳兹曼分布规律。画一个图形变化的热力学响应的电磁化率作为摩尔分数的函数示例的CN (6 chbt)提出了在恒定温度下65°C图2。在这种情况下,我们已经观察到三峰,这清楚地表明micro-phase分离的程度,因此它们其中一个参数来控制液体结晶材料的物理性质(16]。在这种背景下,电磁化率的存在可以通过物理变化通过化学改性或修改,因此它们取决于添加剂分子的性质。从图,很明显我们观察到,统计热力学电磁化率的变化在不同浓度为了显示液体的热稳定性的分子结晶相。如果在恒定温度下,给定的分子略微增加添加剂分子的浓度变化。

在这项研究中,它是非常有趣的观察旋转温度。由于这种梯度温度,分子的表面积的可重入smectic-A阶段,分子热力学的自由度随一个摩尔分数。如果样品的摩尔分数的增加CN (6 chbt);热力学反应电气易感性的分子取向与自旋温度增加,因为有效的分子间相互作用的各向异性能源与CN分子的增加与添加剂的。分子排序或可重入的热阶段稳定smectic-A阶段在恒定的温度,分子间相互作用的各向异性能源负责费用的碳与相邻的氢分子和显示正确的静电势由不同的部分复制电荷分布。如果增加/减少样品的摩尔分数CN (6 chbt),因此这表明小分子静电势的变化,他们。尽管这些不确定性,部分指控的整套非常有用,因为它可以提供一个详细深入的分子排列在凹smectic-A阶段和繁殖静电势。

光电研究

光电测量是一个非常重要的工具在阶段得到更好的主意与电场恒定温度下的行为。在本实验研究中,我们一直在考虑样品的混合40%的CN (6 chbt)在恒定温度下65°C。当外加电压的增加,液体结晶相的分子安排开始波动,开始生长;因此,变形逐渐初始位置。明显观察到,如果在恒定温度下,各方面的低对给定的频率影响混合物显示分子定位的不同方向表现出流模式形成,如剥夺了模式和雪佛龙纹理,曲折的域的形成是雪佛龙纹理的特点,这些模式的形成时间取决于应用电场。如果我们观察到这些纹理的机电响应存在显著差异。的条纹纹理没有线性机电效应低字段,只有在更高领域的机械振动的频率的一个组成部分。这表明自发极化旋转,不再是平行于电场。与导演定位相比,应用程序层结构是不变的。顺序我们必须增加外加电压22.20 V以上,观察到的模式成为动态散射模式已经出现像不规则的分子定位液体结晶相。新的无序区域可能出现由于分子没有被确认的方向X, Z平面上。如果电压保持不变,一个完全静止和常规二维六角网格模式。剥夺了模式和六角网格模式纹理所示图3一和3 b。六角网格变形逐渐增加的频率和模式在某个阶段就与雪佛龙所用材质。然而,六角网格模式相当固定,在短时间内形成在250赫兹,23 V。从图3一此前,极其普通六角网格模式应用外部电场时形成的。的地区之一是,六角网格的形成模式应用的电子电荷注入外部电场(17- - - - - -19]。

结论

二元混合物的微观调查的CN (6 chbt)显示胆甾型的存在,和诱导净化的阶段如SmA、SmC, ReSmA和SmB阶段的高/低浓度混合。光学各向异性发生的翻天覆地的变化测量值明确地对应于不同的液体结晶阶段,分别在不同的浓度和温度。热力学响应的电敏也被讨论了理解micro-phase分离的程度,这是一个参数来控制分子相互作用的物理性质给出分子和显示统计热力学电气脆弱的感情是如何在不同浓度变化为了显示热稳定性,稳定阶段,化学结构和分子动力学的二元混合液体结晶相。在外加电场恒定温度下明确对应的光学纯度液体结晶阶段。频率影响的各个方面给予混合物显示不同方向的分子定位:展示一个流模式形成如剥模式雪佛龙纹理和六角网格模式纹理,因此这些纹理显微镜下观察到。

引用

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