Обычно избирательное отражение наблюдается в йй-тервале длин волн А%=Хо/1, вне этого интервала эффект практически отсутствует. При КфХо вместо циркулярной поляризации наблюдается эллиптическая. Если свет падает под углом к оси спирали, то максимальный эффект наблюдается при длине волны, определяемой соотношением

Я=Я„ cos[arcsin (M)+arcsin 1)]}" ,

где (fil <Ps - углы падения и отражения, отсчитанные от оси спирали, перпендикулярной к поверхности ХЖК-Следует отметить, что в отличие от отражения от металлов, ири нормальном отражении циркулярно-поляризо-ванного света от ХЖК знак поляризации не меняется

Описанные эффекты приводят к тому, что ХЖК, освещаемый белым светом, приобретает характерную окраску (как в проходящем, так и в отраженном свете), которая меняется с изменением температуры, давления,-электрического и магнитного полей и т. д., так как в этом случае изменяется шаг спирали р, а следовательно, и длина волны селективно отраженного света %о-

В некоторых ХЖК, а также в смесях ХЖК и НЖК при наложении внешнего электрического поля может происходить фазовый переход из холестерической фазы в нематическую. Более того, смесь можно подобрать так, что фазовый переход осуществляется необратимо, т. е. после выключения поля ЖК остается в нематической фазе.

Для каждого жидкого кристалла характерен свой тип мезофазы, хотя имеется много веществ, которые при плавлении проходят последовательно через несколько мезофаз. Однако типичен порядок следования мезофаз с понижением симметрии: смектическая, затем нематнческая. Пока ни в одном из исследоваиных до сих пор ЖК не найдено сосуществование холестерической и нематической мезофаз. Некоторые мезофазы могут появляться как при нагревании, так и охлаждении (энантио-морфизм), некоторые появляются только в процессе охлаждения (монотропия).

В зависимости от химической природы одно и то же соединение может в разных температурных интервалах образовывать разные мезофазы. На температурной шкале смектические ЖК всегда лежат ниже нематических. Подавляющее большинство известных в настоящее вре-

мя мезоморфных вешеств - это ароматические низкомолекулярные соединения с удлиненными жесткими молекулами. Образуют мезофазы и некоторые алифатические соединения. Большая длина молекулы, ее гибкость и раз-ветвленность, как правило, уменьшают способность к образованию мезофаз. Однако существуют и полимерные жидкие кристаллы. Это полипептиды (поли-у бензил-L-глютамат) и ряд биполимеров: некоторые белки, нуклеиновые киспоты, ферменты, дающие мезофазы при растворении.

Из сказанного ясно, что мезофазы являются чрезвычайно тонко сблансированными молекулярными образованиями. Поэтому любые внешиие воздействия будут существенно изменять степень ориентации молекул и, как следствие, оптические свойства текстур жидких кристаллов.

Все жидкие кристаллы делятся на две большие группы: термотропцые и лиотропные. Для термотропных ЖК мезофаза существует в форме расплава в определенном температурном интервале, а для .лиотропных - в виде раствора определенных пропорций одного вещества в другом (растворы, как правило, коллоидные: краоители, водно-спиртовой раствор олеата калия). Такие лиотропные ЖК встречаются также в биологических системах. Их электрооптические свойства практически не изучены, и в дальнейшем будут рассмотрены только термотроп-ные ЖК.

1.2. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ ИНДИКАТОРНЫХ УСТРОЙСТВ

к числу жидкокристаллических веществ относятся различные ациклические и алициклические соединения, производные бензола, дифенила, пара-терфенила, пара-кватерфенила, пара-квинквифенила, пара-сексифинила, нафталина, флюорена, фенантрена, гетероциклические соединения, стероиды, соли алифактических и ароматических кислот. Молекулы ЖК-соединений содержат характерные центральные группировки, окруженные фе-нильными кольцами и различными заместителями. В качестве центральных группировок часто встречаются бензольные кольца, число которых может доходить до четырех [1.4]; заместителями (концевыми группами) могут служить галоиды, нитрогруппы, н-и изоалкильные группы, гидроксильные, карбоксильные и др.

Поскольку в Л\К имеются различные соединения, ТО важен способ классификации их по структурным формулам (табл. 1.1). Можно видеть, что молекулы этих веществ при нормальной цепи имеют структуру двойной связи.

Важнейшей характеристикой ЖК является чистота, поэтому исходные материалы для них обычно проходят рафинирование. Затем проводятся реакции синтеза а перекристаллизации конечных соединений. Типичные этапы синтеза некоторых классов соединений приведены в табл. 1. 2.

Часто органические соединения содержат продукты теплового распада, побочные продукты, смолы, вещества, не вступившие в реакцию и др. Очистку органических соединений проводят:

- фракционированной перегонкой. При повторном выпаривании происходит разделение на легко и трудно выпариваемые ингредиенты;

- перекристаллизацией. Важное значение имеет правильный подбор растворителя для перекристаллизации;

- возгонкой (сублимацией). Вещество, находящееся в кристаллическом состоянии, не расплавляясь, испаряется. Возгонка начинается до точки кипения, поэтому этот способ предпочтительней для рафинирования твердых веществ;

- зонной плавкой. Очистка вещества происходит при повторении процесса фазового перехода плавление -• кристаллизация;

- экстрагированием. Подбирают растворители, обладающие способностью в большом количестве растворять только намеченные примеси.

В ряде случаев с целью получения особо чистых веществ используются физико-химические методы очистки: молекулярная перегонка в вакууме, хромотография, вакуумная сублимация [1.5].

Характеристики ЖК материалов для устройств отображения зависят от наличия и концентрации следов ионных веществ и воды. Поэтому чистоту жидких кристаллов следует оценивать с обеих точек зрения.

Удаление ионов особенно важно при исследованиях электрохимических процессов и надежности ЖКИ. Общие положения относительно увеличения удельного сопротивления сформулированы на основе, экспериментов с такими органическими жидкостями, как нитробензол.