щаясь из твердокристаллического в изотропно-жидкое состояние) проходят через смектическое и нематическое состояние, в области температур, соответствующих существованию С-фазы, наблюдается плавное изменение а от 20...40°С до 0°С (при переходе в нематическую фазу). Кроме того, под внешним воздействием (например, электрического поля) возможна переориентация молекул в плоскости, перпендикулярной плоскости слоя, с угла а на угол 180°-а (рис. 1.2,е). Именно эти свойства специфичны для смектических структур и могут найти практическое применение.

Когда в.процессе плавления дальний координационный порядок исчезает, а дальний ориентационный порядок остается, образуется нематическая мезофаза. Нематическая (в переводе с греч. «нема» - нить) мезофаза самая низкосимметричная. В ней дальний порядок наблюдается только по отношению к ориентации длинных осей молекул. Текстура нематики оптически одноосная, положите.пьная. В нематической мезофазе сохраняется взаимная параллельная ориентация длинных молекулярных осей, а центры инерции молекул расположены нерегулярно, как в жидкости.

Нематические жидкие кристаллы (НЖК) менее упорядочены по сравнению со смектическими: при параллельной ориентации длинных осей вдоль общего направления допускается взаимное скольжение молекул по этому направлению (рис. 1.2,г). Из-за ориентации возникает анизотропия свойств. Весь объем НЖК как бы состоит из небольших областей, различающихся направлениями преимущественной ориентации директора L, вследствие чего возникает оптическая неоднородность среды и наблюдается сильное рассеяние света; поэтому ЖК и в проходящем, и в отраженном свете мутный. Однако, ориентируя внешними силами слой жидкого кристалла, можно добиться его однородности и практически полного просветления.

Важной характеристикой нематических жидких кристаллов является максимальная толщина слоя, при которой ЖК сохраняет монокристаллическую структуру, т. е. все молекулы структуры остаются ориентированными строго в одном направлении. Можно выделить две характерные ориентации длинных осей молекул по отношению к поверхности электродных пластин: планарная и гоме-отропная (пара.плельная и нормальная). При планарной

ориентации длинные оси всех молекул направлены параллельно поверхности электродных пластин, а при го-меотропной - перпендикулярно (рис. 1.3). Обе ориентации молекул легко отличить друг от друга -слой жидкого кристалла с гомеотропной ориентацией, помещенный между скрещенными поляроидами, в отличие от слоя с планарной ориентацией, не вносит изменений в поляризацию света. Требуемое состояние ориентации ЖК достигается соответствующей обработкой поверхности электродных пластин или при введении в жидкий кристалл определенных химических добавок.

А У

Рис. 1.3. Ориентированные структуры жидкого кристалла: о - планарная; б - гомеотропная

Положение молекул НЖК может изменяться под действием электрического или магнитного полей, механического или ультразвукового воздействий, приводя к оптическим изменениям исходной системы. Поэтому в настоящее время именно этот тип ЖК имеет наиболее широкое применение в устройствах отображения информации. Примером вещества, дающего нематическую мезофазу, является п-азоксианизол, один из первых полученных и хорошо исследованных нематических жидких кристаллов

СНзО

При 116°С кристалл этого вещества плавится в нематическую мезофазу, которая при 136°С переходит в расплав - изотропную жидкость.

Различают две разновидности нематической мезофазы: собственно нематическую и холестерическую. Последняя получила свое название в связи с тем, что большинство жидких кристаллов, обладающих этой мезофазой являются сложными эфирами холестерина. Холесте-рическая мезофаза характеризуется винтовой закручен-

ностью структуры вокруг оси, перпендикулярной направлению молекулярной ориентации (рис.1.2,д). В отличие от смектиков, в этой мезофазе длинные оси молекул расположены параллельно плоскости. При этом в пределах каждой плоскости наблюдается дальний порядок только по отношению к ориентации длинных осей молекул. При переходе от одной плоскости к следующей директор L

поворачивается на определенный угол так, что в целом образуется плоскостная спиральная структура (рис. 1.4). Шаг спирали, т. е. период структуры р, составляет обычно 0,2 ... 20 мкм и сильно зависит не только от температуры, но и от внешних полей и химических примесей.

Холестерические жидкие кристаллы (ХЖК) характеризуются рядом специфических свойств, среди которых наибольшее практическое применение получило избирательное отражение и пропускание света. Если свет падает вдоль оси спирали ХЖК и его длина волны %=2пр (р - шаг спирали, п--средний показатель преломления), то часть падающего светового потока отражается слоем ЖК, а часть проходит через слой. Отраженный и прошедший свет оказываются циркулярнб-поляризованными в противоположных направлениях, причем направление циркулярной поляризации у проходящего света совпадает с направлением спирали, а,у отраженного - противоположно ей. При падении неполяризованного света с длиной волны 7 на ХЖК, структура которого характеризуется правой спиралью, интенсивности проходящего и отраженного света будут равны между собой и составлять половину интенсивности падающего света (если поглощение отсутствует), причем прошедший свет будет поляризован по правому, а отраженный- по левому кругу. ХЖК называют правыми или левыми в соответствии с правой или левой поляри-ацией отраженного света [1.3].

Рис. 1.4.

молекул

Расположение холестериче-

ском ЖК