| |
Для многих известных диэлектриков, например, для CCl4, C6H5NO2 указанная тенденция не реализуется вовсе, так как пробой диэлектрика наступает раньше, чем выстраивание большей части диполей по электрическому полю. Для диэлектриков с большим молекулярным весом М»500 а.е.м. (такими являются смектические жидкие кристаллы) нелинейности зависимости
Вектор электрического смещения
где
где
В (2.1.5’) cµ- это диэлектрическая восприимчивость линейного диэлектрика, не зависящая от электрического поля и температуры в случае выполнения соотношений (2.1.1) и (2.1.2). Если
где T – температура, r - плотность,
В общем случае
где
где
это составляющая диэлектрической восприимчивости, обусловленная изменением проекции спонтанной поляризации на направление электрического поля при изменении величины поля. Составляющая восприимчивости c¥ характеризует способность молекул поляризоваться под действием электрического поля, а
Рассмотрим теперь диаграмму б) рисунка 2.1, на которой изображена хорошо известная петля гистерезиса сегнетоэлектрика. В полярных жидких кристаллах такая петля наблюдается, если диполи спонтанно упорядочены, а их направление одинаково во всём объёме образца [8]. Если
На диаграмме в) рисунка 2.1 изображена петля гистерезиса ферриэлектрика, в котором существует две неэквивалентные и разнонаправленные подрешётки самопроизвольно упорядоченных диполей [9], спонтанная поляризация которых
В антисегнетоэлектрике существуют две эквивалентные, но разнонаправленные подрешётки самопроизвольно упорядоченных диполей (диаграмма г) рисунка 2.1), поэтому при
В гелиэлектрике направление спонтанного дипольного упорядочения плавно прецессирует вдоль некоторого выделенного направления, как показано на диаграмме д) рисунка 2.1. В результате макроскопическая поляризация равна нулю при
Несмотря на установившуюся современную классификацию типов дипольного упорядочения в полярных жидких кристаллах, их по-прежнему чаще всего называют сегнетоэлектрическими ЖК, имея в виду самое существенное свойство всех перечисленных структур: наличие спонтанного дипольного упорядочения.
§2.2. Структура и симметрия фаз жидких кристаллов.
Классический анализ дипольного упорядочения в жидких кристаллах [12] основан на симметрии жидкокристаллических фаз. Рассмотрим основные типы структур (фазы) [13,14] термотропных ЖК. Молекулы термотропных ЖК обладают сильно вытянутой палочкообразной формой. Если молекулы не хиральны, то с точки зрения симметрии их считают твёрдыми зеркально-симметричными цилиндрами. Изотропный расплав органического вещества, состоящего из молекул такого сорта, при охлаждении не сразу переходит в твёрдое кристаллическое состояние. При понижении температуры появляются одна или несколько промежуточных фаз (мезофаз), в которых существует упорядоченность расположения молекул. Приведённая в таблице 2.1 схема иллюстрирует переход от менее упорядоченных фаз к более упорядоченным.
| |
Наименее упорядоченной фазой ЖК является нематическая фаза с точечной симметрией D¥ (точечная симметрия фазы ЖК трактуется как точечная симметрия молекулярных группировок, образующих данные фазы). В нематической фазе возникает направление преимущественной ориентации длинных осей молекул, характеризующееся единичным вектором,