Мезоген - Mesogen
А мезоген это соединение, которое отображает жидкокристаллический характеристики.[1][2] Мезогены можно описать как неупорядоченные твердые тела или упорядоченные жидкости, потому что они возникают из уникального состояния вещества, которое проявляет как твердые, так и жидкоподобные свойства, называемые жидкокристаллическим состоянием.[1] Это жидкокристаллическое состояние (ЖК) называется мезофаза и происходит между кристаллическое твердое вещество (Cr) состояние и состояние изотропной жидкости (Iso) в различных диапазонах температур.[2]
Свойства жидкого кристалла возникают потому, что мезогенные соединения состоят из жестких и гибких частей, которые помогают охарактеризовать порядок и подвижность его структуры.[2] Жесткие компоненты выравнивают мезоген части в одном направлении и имеют отличительные формы, которые обычно встречаются в форме стержней или дисков.[2] Гибкие сегменты обеспечивают подвижность мезогенов, поскольку они обычно состоят из алкильных цепей, которые в определенной степени препятствуют кристаллизации.[2] Комбинация жестких и гибких цепей вызывает структурное выравнивание и текучесть между жидкокристаллическими частями.[2]
При этом разная степень порядка и подвижности внутри мезогенов приводит к различным типам жидкокристаллических фаз, рис. 1. нематический Фаза (N) - это наименее упорядоченное и наиболее жидкое жидкокристаллическое состояние или мезофаза, которая основана на жестком ядре мезогенных фрагментов.[1][2] Нематическая фаза приводит к дальнему ориентационному порядку и ближнему позиционному порядку мезогенов.[1][2] В смектик (Sm) и столбчатый (CoI) фазы более упорядочены и менее текучие, чем их нематические фазы, и демонстрируют дальний ориентационный порядок стержневых и дискообразных жестких ядер, соответственно.[1][2]
Примеры
 | Эта статья использование внешняя ссылка может не следовать политикам или рекомендациям Википедии. (Ноябрь 2020) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Рисунок 1 - организация стержневых и дискообразных жестких ядер в жидкокристаллических фазах мезогенов, где Iso - изотропное жидкое состояние; N - нематическая фаза жидкокристаллического состояния; SmA - смектическая А-фаза; SmC - смектическая C-фаза; CoI - столбчатая фаза.[2]
Термотропные мезогены жидкие кристаллы, которые индуцируются температурой[1] и есть два классических типа, которые включают дискотические мезогены и каламитовые мезогены.[3]
Дискотические мезогены содержат дискообразное жесткое ядро и имеют тенденцию организовываться в столбцы, образуя столбчатые жидкокристаллические фазы (CoI) дальнего позиционного порядка, рис.2.[1][2]
фигура 2 - Двумерные решетки мезогенов со столбчатыми мезофазами, где CoIhex, CoIsqu, CoIrec и CoIob представляют собой гексагональную, квадратную, прямоугольную и наклонную решетку соответственно [2]
Примером жесткого ядра дискотического типа мезогена является трифенилен основанная на диске молекула, в которой гексагональная столбчатая жидкокристаллическая фаза существует между температурным диапазоном от 66 ° C (кристаллическая твердая фаза) до 122 ° C (изотропная жидкая фаза), рис.[2]
Рисунок 3 - Пример жесткого сердечника в форме диска на основе трифенилена (температура в ° C)[2]
Каламитные мезогены содержат стержневой жесткий стержень и имеют тенденцию организовываться в отличительные слои, образуя пластинчатый или смектические жидкокристаллические фазы (Sm) дальнего позиционного порядка.[1][2] Смектические фазы низкого порядка, рисунок 4, включают фазы смектика A (SmA) и смектика C (SmC), в то время как смектические фазы более высокого порядка включают фазы смектика B, I, F, G и H (SmB / I / F / G / H). .[3]
Рисунок 4 - пластинчатая (слоистая) организация каламитовых мезогенов низкого порядка, включая смектическую фазу А и смектическую фазу С (наклонная)[2]
Примером жесткого ядра типа каламитового мезогена является бензилцианид основанная на стержне молекула, где смектическая жидкокристаллическая фаза существует между температурным диапазоном 60 ° C (кристаллическая твердая фаза) и 62 ° C (изотропная жидкая фаза), рисунок 5.[2]
Рисунок 5 - Пример жесткого стержневого сердечника на основе цианида бензила (температура в ° C)[2]
Изогнутые мезогены представляют собой особые каламитовые мезогены, которые содержат жесткое ядро в форме нелинейного стержня или изогнутого стержня и образуют «банановые фазы».[3] Жесткие блоки этих фаз упаковываются таким образом, что достигается наивысшая плотность и полярный порядок, обычно с помощью вершина изогнутого стержня, указывающего в одном направлении.[2] Когда слой изогнутых стержней указывает в том же полярном направлении, что и его соседние слои, ламеллярная организация известна как фаза смектического PF (SmPF), где индекс F указывает сегнетоэлектрик переключение, рисунок 6.[2] Смектический PA (SmPA) - это термин, используемый для слоя изогнутых стержней, который указывает в противоположном полярном направлении, как его соседние слои, где A означает антисегнетоэлектрик переключение, рисунок 6.[2]
Рисунок 6 - пластинчатая (слоистая) организация изогнутых каламитовых мезогенов, включая смектическую фазу ПФ и смектическую ПА;[2]
Другие разновидности жидкокристаллических фаз с изогнутыми стержнями включают: антисегнетоэлектрические / сегнетоэлектрические смектические фазы C (SmCPA / SmCPF) и антисегнетоэлектрические / сегнетоэлектрические смектические фазы A (SmAPA / SmAPF), которые имеют отличительные наклонные и ортогональные режимы ламеллярной организации.[2]
На рисунке ниже показан пример нелинейного стержневого жесткого ядра, которое дает начало изогнутому стержневому (каламитовому) мезогену, в котором антисегнетоэлектрическая смектическая жидкокристаллическая фаза C (Sm CPA) существует между 145 ° C (кристаллическая твердая фаза). и 162 ° C (изотропная жидкая фаза) температурный диапазон, рисунок 7.[2][3]
Рисунок 7 - Пример нелинейного стержневого жесткого сердечника из гнутого мезогена, где Cr 145 Sm CPA * 162 Iso (Температура в ° C)[3]
