Ефект пам’яті, Діамагнітні властивості - рідкі кристали; їх властивості та застосування
Стан помутніння, викликане наявністю іонного струму рідкому кристалі (явище динамічного розсіювання світла) зникає приблизно через 100 мс після зняття поля. Хейльмейєр і Голдмахер зауважили, що суміші нематиків з негативною діелектричною анізотропією з декількома масовими частками ефірів холестерину зберігають стан помутніння досить довго після зняття поля. Час, протягом якого зразок розсіює світло, коливається від кількох годин до кількох тижнів. Дуже важливою є та обставина, що стан молочного помутніння тонкого шару можна легко та швидко погасити, додавши до зразка змінну напругу із частотою від 500 до 2000 Гц.
Це явище було названоефектом пам'яті.Схема роботи елемента з пам'яттю: цей елемент складається з двох паралельних пластин, покритих провідним шаром, між якими міститься рідкокристалічна суміш. Орієнтований та прозорий спочатку шар рідкого кристала стає молочно-білим при накладенні поля. Такий стан ("запис") зберігається в осередку після зняття поля протягом кількох днів і навіть місяців. Змінна напруга акустичної частоти стирає запис. Запис у осередках з пам'яттю здійснюється з допомогою змінного напруги низької частоти чи постійного напруги, рівного 20--30 У. Стирає напруга акустичної частоти має той самий порядок. Частота перемінної напруги, що стирає, повинна бути вище деякої критичної величини, вище якої не утворюються електрогідродинамічні нестабільності. Розмір критичної частоти пропорційна електропровідності рідкого кристала.
Діамагнітні властивості
Магнітне поле є чудовим засобом орієнтації молекул нематичної структури. Його дія позначається безпосередньо на всьомупросторі, зайнятому полем. Молекули органічних речовин найчастіше діамагнітні. Магнітний момент, що виникає в них у магнітному поліH, спрямований протилежноH. Цей ефект особливо помітний у ароматичних сполук, що містять бензольні кільця. Якщо площина кільця перпендикулярна напрямку магнітного поля, то атоми вуглецю, розташовані у вершинах шестикутника, поводяться подібно до провідного витку, в якому під дією поляНіндукується протидіючий струм.
Зупинимося на деяких явищах у рідких кристалах у постійному магнітному полі.
Бозе розглядав нематичну фазу, що складається з великої кількості груп молекул, внаслідок чого в обсязі вона виглядала каламутною. Він показав, що анізальдазин у магнітному полі стає прозорим. Моген, спостерігаючи подвійне променезаломлення в n-азоксианізолі і n-азоксифенетоле, встановив, що дія магнітного поля достатньої напруженості викликає орієнтацію молекул, в результаті чого їх осі набувають напряму, паралельне силовим лініям поля. Враховуючи ці результати щодо зміни і провідності в магнітному полі. Каст виявив діелектричну анізотропію в рідких кристалах та залежність діелектричної проникності n-аксианізолу від напруженості магнітного поля.
Подальший розвиток робіт привело до висновку, що орієнтуючий вплив магнітного поля на мезофазу слід шукати не в магнітних моментах молекул (або їх роїв), а в анізотропії їх діамагнітних властивостей.
Фуа звернув увагу на подібність поведінки рідких кристалів у магнітному полі з поведінкою феромагнетиків при намагнічуванні і припустив, що аналогічно доменам у феромагнетиках рідких кристалах існують дуже маленькі елементи об'єму, в межах яких молекули паралельніміж собою. У відсутність зовнішнього поля напрямок цих елементів об'єму довільно і для кожного елемента є функцією часу. При накладенні магнітного поля відбувається їхня орієнтація. Слід, однак, відзначити, що, незважаючи на користь наведеної аналогії, наявних експериментальних даних недостатньо для судження про те, чи відбувається орієнтація молекул усередині самих груп - доменів. Що стосується груп, то зі збільшенням температури їх взаємна орієнтація зменшується, тому коефіцієнт намагнічування зростає абсолютною величиною. Експериментальні дані показали, що смектичні та холестеричні рідкі кристали для повної орієнтації вимагають великих полів (10 4 -- 3*10 4гс).Деякі з таких речовин зберігають викликану орієнтацію і після видалення поля, що пов'язано з великою в'язкістю, що сприяє збереженню молекулярного порядку.
Підбиваючи деякі підсумки, можна вказати суттєві відмінності між діелектричними властивостями нематичних рідких кристалів, з одного боку, і діамагнітними та оптичними - з іншого. Вони зводяться до наступного.
Як діамагнітна, так і оптична анізотропія у всіх нематичних рідких кристалів позитивна відповідно до того, що і в електричному і магнітному полях поляризуемість молекули вздовж її довгої осі більше, ніж уздовж короткої. Діелектрична анізотропія та молярні сприйнятливості вздовж осі рідкого кристала та перпендикулярно їй у різних кристалів у діапазоні радіочастот можуть бути як позитивними, так і негативними.
Ця відмінність пояснюється тим, що в останніх важливу роль відіграє дипольна поляризація мезофази. Тому якщо оптична та магнітна анізотропія залежить лише від упорядкованості молекулярних осей, то діелектрична анізотропія у значніймірою визначається силами орієнтаційної взаємодії молекул, що перешкоджають поворотам їх твердих диполів в електричному полі. При цьому обертання диполя, мабуть, має бути більш вільним, коли воно відбувається навколо довгої осі молекул і більш загальмованим при обертанні навколо короткої осі. Тому в рідких кристалів, у яких диполь нахилений під великим кутом до поздовжньої осі, можна очікувати негативної діелектричної анізотропії.
Незважаючи на велику кількість робіт, до останнього часу залишається відкритим питання, чи впливає поле безпосередньо на окрему молекулу чи під впливом обертових сил у полі повертаються цілі молекулярні групи.
У нематичної мезофазі під впливом магнітного поля може спостерігатися явище, аналогічне магнітному ефекту. Слід зазначити, електричне поле впливає і зростання рідких кристалів, проте ці явища вивчені мало.