Sfârșitul mesei. 2

Pentru polimerii liniari, temperatura de tranziție sticloasă depinde de greutatea moleculară, crescând odată cu creșterea acesteia. În polimerii reticulati, formarea unei structuri reticulate duce la o creștere T s, cu cât este mai mare, cu atât grila spațială este mai densă.

Procesul de tranziție sticloasă este însoțit de o modificare a multor proprietăți ale polimerului: conductivitate termică, conductivitate electrică, indice de refracție, iar aceste proprietăți se modifică brusc cu T Cu.

Când temperatura scade sub T c în polimer, mișcarea termică a fragmentelor cinetice de macromolecule scade. Pentru a provoca chiar și o deformare ușoară a unui polimer vitrificat, trebuie să i se aplice o sarcină mecanică mare. În acest caz, polimerul se comportă ca un corp elastic sau vâscoelastic. Odată cu o scădere suplimentară a temperaturii, polimerul se prăbușește ca un corp fragil, cu deformarea practic care dispare. Temperatura la care are loc fracturarea fragilă a unui polimer se numește temperatura de fragilitate. T HR. Polimerii, de regulă, sunt operați într-o stare sticloasă, care corespunde zonei eu pe curba termomecanica (vezi Fig. 8).

Stare foarte elastică(HES) polimerului se caracterizează prin mobilitatea relativ mare a segmentelor de macromolecule. Se manifestă numai atunci când macromoleculele au o lungime semnificativă (masă mare) și este caracteristică în special polimerilor cu lanț flexibil cu forțe mici de interacțiune intermoleculară.

Cu interacțiuni intermoleculare semnificative (dipoli, legături de hidrogen), HEA sunt observate la temperaturi ridicate, de exemplu. când forțele interacțiunii intermoleculare sunt slăbite. Ușurința relativă a unei macromolecule care adoptă o mare varietate de conformații sub influența stresului mecanic extern explică deformațiile mari de mai sus T s (sute de procente). După îndepărtarea sarcinii, datorită mișcării termice a segmentelor, macromoleculele revin la conformațiile inițiale și dispare deformația extrem de elastică realizată, adică. este reversibil. Dacă procesul de deformare a unui polimer liniar se realizează lent, astfel încât macromoleculele să aibă timp să treacă de la o conformație de echilibru la alta, în locul EES, polimerul va ajunge în stare de curgere vâscoasă(VTS). În termoplastice, HES se observă în intervalul de temperatură T Cu - T spre ce
T k – temperatura de curgere (topire) a polimerului în zonă II
(vezi Fig. 8).

În HTS, polimerul termoplastic este un lichid și este capabil să curgă ireversibil sub influența unor forțe externe relativ mici, de exemplu. prezintă deformare plastică. În timpul curgerii, macromoleculele individuale se mișcă unele față de altele. Deformarea în HTS se poate dezvolta la infinit și este ireversibilă. Starea vâscos-fluid corespunde zonei IIIîn fig. 8.

Unii polimeri de rețea sunt, de asemenea, capabili să se transforme în HEA. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura crește deasupra T se înmoaie ușor și apoi sunt distruse ireversibil.

Starea cristalină a polimerilor. Mulți polimeri termoplastici pot exista în stare cristalină. Astfel, polietilena, polipropilena și poliamidele pot forma cristale microscopice.

Polimerii cristalini, lichizi cristalini și amorfi orientați, precum monocristalele, prezintă anizotropia proprietăților(Fig. 9).

Polimerii se transformă într-o stare cristalină din lichid (topitură, soluție) pe măsură ce temperatura scade. Cristalizarea are loc ca urmare a fixării poziției segmentelor individuale și a apariției elementelor de ordine tridimensională de lungă durată în aranjarea lor.

Pentru a efectua procesul de cristalizare în polimeri, este necesar să se respecte unele condiții necesare, dar nu întotdeauna suficiente.

Orez. 9. Anizotropia macromoleculelor ordonate. Indicatorii determinați de detector vor diferi semnificativ de direcția de testare

În primul rând, pentru a construi o structură de cristal, este necesar ca moleculele de polimer să fie regulat, adică avea o structură de lanț liniar cu o anumită alternanță de verigi și amplasarea lor uniformă în spațiu față de lanțul principal.

În al doilea rând, în timpul unei transformări de fază, stivuirea reciprocă a lanțurilor sau a segmentelor ar trebui să aibă loc conform principiului împachetării strânse. Coeficienții de împachetare (raportul dintre volumul intrinsec al macromoleculelor și volumul real al corpului) pentru majoritatea polimerilor cristalizați se află în intervalul 0,62...0,67 și sunt aproape de coeficienții de împachetare ai solidelor obișnuite. Evident, împachetarea strânsă este dificilă pentru macromoleculele care conțin ramuri și substituenți laterali voluminosi, care creează piedici sterice.

În al treilea rând, pentru ca cristalizarea să aibă loc, moleculele de polimer trebuie să aibă o anumită mobilitate, astfel încât lanțurile să se poată mișca și să se potrivească în structura cristalină. În practică, cristalizarea poate avea loc în apropierea și sub punctul de topire T pl. Polimerii cristalini lichidi își păstrează organizarea cristalină chiar și la temperaturi mai ridicate T pl.

Dar chiar și atunci când toate aceste condiții sunt îndeplinite, polimerii nu sunt complet cristalini.

Alături de cele cristaline, polimerii conțin întotdeauna regiuni amorfe, motiv pentru care sunt numite și regiuni de cristalizare. Astfel, conținutul fazei cristaline în polietilena de înaltă densitate ajunge la 75...90%, iar în polietilena de joasă densitate nu depășește 60%. Structurile cristaline, la rândul lor, sunt întotdeauna defecte morfologic (ca formă și organizare spațială).

Spre deosebire de compușii cu molecul scăzut, topirea polimerilor nu are loc la o anumită temperatură, ci într-un interval de temperatură determinat de structura lor chimică, greutatea moleculară și caracteristicile cinetice. O anumită temperatură medie a acestui interval este luată ca temperatură de topire.

Gradul de cristalinitate, morfologia structurilor cristaline și intervalul de temperatură de topire a polimerului sunt asociate cu timpul și natura de relaxare a procesului de cristalizare. Dacă temperatura scade încet, se formează structuri cristaline mai diverse.

În tabel Tabelul 3 prezintă temperaturile medii de topire ale unor polimeri.

Tabelul 3

Temperaturi medii de topire
unii polimeri

Din aceste date reiese clar că T pl crește odată cu creșterea polarității unităților elementare ale polimerilor, a regularității structurii lor și cu o scădere a flexibilității macromoleculelor.

Structura supramoleculară a polimerilor(NMS) reflectă organizarea fizică a macrolanțurilor și este caracteristic tuturor polimerilor, indiferent de starea lor fizică și de fază. Motivul apariției NMS este interacțiunea intermoleculară a macrolanțurilor. Din punct de vedere morfologic, NMS-urile polimerilor sunt agregate complexe, distincte spațial, de diferite dimensiuni și forme, create prin stivuirea macromoleculelor într-un anumit mod. Crearea structurilor supramoleculare dezvăluie o proprietate fundamentală a unui lanț flexibil - capacitatea de a se plia în pliuri (pachete) sau de a se rostogoli în bile „pe ei înșiși”.

Macromoleculele flexibile pot lua forma unor bobine. Stabilitatea acestei forme este determinată de cele mai mici valori ale suprafeței și energiei de suprafață. O bobină este formată din una sau mai multe macromolecule, cu secțiuni individuale ale lanțului în interiorul ei dispuse aleatoriu. Acest NMS este tipic pentru majoritatea polimerilor amorfi și se formează în timpul preparării lor.

În polimeri cu M> 10 4 structuri sunt larg răspândite, apar de obicei în stadiul topiturii sau soluției ca urmare a acțiunii forțelor intermoleculare fie în timpul plierii unei macromolecule sau a segmentelor sale, fie în timpul reunirii fragmentelor liniare ale macromoleculelor învecinate. formațiuni pliate ( pachete) pot forma agregate structurale mai mari și mai complexe din punct de vedere morfologic - fibrile(Fig. 10,
A, b). În polimeri sintetizați fascicul-fibrilar structura (Fig. 10, V) precede formarea unor structuri supramoleculare mai dezvoltate – lamele(Fig. 10, G).

Orez. 10. A– diagrama formării fasciculelor și fibrilelor în polimeri; b– ambalarea macromoleculelor într-un polimer cristalin orientat; V– diagrama structurii unei fibrile cristaline cu plasarea ulterioară în lamele ( G)

În funcție de condițiile de cristalizare, NMS poate rămâne fibrilar sau se poate transforma în lamelar (în formă de placă) sau sferulitic(Fig. 11, V, G).

A)

G)

V)

b)

Orez. 11. Tipuri de formațiuni cristaline în polimeri: A– cristalit;
b– fibrila; V– sferulite radiale; G– sferulite inelare

Acestea din urmă provin din fibrile care se dezvoltă dintr-un centru sub forma unei sfere și sunt ținute de așa-numitele lanțuri de trecere, adică secțiuni de macromolecule care fac parte din sferulitele învecinate. Lanțurile de trecere formează regiuni amorfe într-un polimer cristalin. Sferulitele pot fi create nu numai prin așezarea fibrilelor, ci și prin lamele.

Densitatea polimerului în cristale, datorită împachetării mai dense a macromoleculelor, se dovedește a fi mai mare decât în ​​zonele interstructurale pline cu macrolanțuri dezordonate și mai mare decât în ​​regiunile amorfe. Valorile densității medii a unor polimeri (ρ), densitatea componentelor cristaline (ρ cr) și amorfe (ρ am) sunt date în tabel. 4.

Tabelul 4

Valori densității polimerului, kg/m 3

Cursul 4/1

Subiect. Starile fizice ale polimerilor. Polimeri cristalini, amorfi și lichizi.

Distinge agregat și fază stări ale polimerilor.

Polimerii există în două stări de agregare: greuȘi lichid A treia stare de agregare – gazoasă – nu există pentru polimeri din cauza forțelor foarte mari de interacțiune intermoleculară cauzate de dimensiunile mari ale macromoleculelor.

ÎN greuÎn starea lor de agregare, polimerii se caracterizează printr-o densitate mare de împachetare a moleculelor, prezența unei anumite forme și volum în corpuri și capacitatea de a le conserva. Starea solidă se realizează dacă energia interacțiunii intermoleculare depășește energia mișcării termice a moleculelor.

ÎN lichidîn starea de agregare se menține o densitate mare de împachetare a macromoleculelor. Se caracterizează printr-un anumit volum, o anumită formă. Cu toate acestea, în această stare polimerul are o rezistență redusă la menținerea acestei forme. De aceea

polimerul ia forma vasului.

Ele există în două stări de agregare termoplastic polimeri care se pot topi. Acestea includ mulți polimeri liniari și ramificati - polietilenă, polipropilenă, poliamide, politetrafluoretilenă etc.

Plasă polimerii, precum și polimerii liniari și ramificati, care capătă o structură de rețea atunci când sunt încălziți, există numai în stare solidă.

În funcție de gradul de ordine în aranjarea macromoleculelor, polimerii pot fi găsiți în trei stări de fază: cristalin, cristal lichidȘi amorf.

Cristalin se caracterizează starea ordine pe distanță lungă în aranjarea particulelor , adică de ordinul a sute și mii de ori mai mare decât dimensiunea particulelor în sine.

Cristal lichid stare intermediară între cristalin și amorf.

Amorf se caracterizează starea de fază ordine de închidere pe poziție particule , adică ordinea observată la distanțe comparabile cu dimensiunile particulelor.

Starea cristalină a polimerilor

Starea cristalină a polimerilor se caracterizează prin faptul că unitățile de macromolecule formează structuri cu ordine tridimensională de lungă durată. Dimensiunea acestor structuri nu depășește câțiva microni; se numesc de obicei cristalite . Spre deosebire de substanțele cu molecularitate scăzută, polimerii nu cristalizează niciodată complet împreună cu cristaliți, regiuni amorfe (cu o structură dezordonată) sunt păstrate în ele. Prin urmare, polimerii în stare cristalină sunt numiți amorf-cristalin sau parțial cristalin. Conținutul volumetric al regiunilor cristaline dintr-o probă se numește gradul de cristalinitate . Este cuantificat prin diferite metode sensibile la structură. Cele mai frecvente dintre ele sunt: ​​măsurarea densității, metoda difracției cu raze X, spectroscopie IR, RMN. Pentru majoritatea polimerilor, gradul de cristalinitate variază de la 20 la 80%, în funcție de structura macromoleculelor și de condițiile de cristalizare.

Se determină morfologia cristalitelor și tipul de agregare a acestora metoda de cristalizare . Asa de, în timpul cristalizării lente din soluţii diluateîn solvenți cu molecul scăzut (concentrație ~ 0,01%), cristaliții sunt plăci unice, cu fațete regulate ( lamele ), care se formează prin plierea macromoleculei „pe ea însăși” (Fig. 1).

Fig.1. Schema structurii unui cristal lamelar de macromolecule pliate

svarka-info/com

Grosimea lamelelor este de obicei de 10-15 nm și este determinată de lungimea pliului, iar lungimea și lățimea acestora pot varia în limite largi. În acest caz, axa macromoleculei se dovedește a fi perpendiculară pe planul plăcii, iar pe suprafața plăcii se formează bucle (Fig. 2). Datorită prezenței regiunilor în care sunt colectate bucle de macromolecule pliante, nu există o ordine cristalină completă. Gradul de cristalinitate chiar și pentru monocristalele polimerice individuale este întotdeauna mai mic de 100% (pentru polietilenă, de exemplu, 80-90%). Morfologia monocristalelor polimerice reflectă simetria rețelelor lor cristaline, iar grosimea depinde puternic de temperatura de cristalizare și poate varia de mai multe ori.

Orez. 2. Pliuri ale macromoleculelor din cristalite de polietilenă svarka-info/com

Forma degenerată a cristalelor lamelare sunt cristale fibrilare (fibrile), care se caracterizează printr-un raport mare lungime-grosime (Fig. 3). Se dezvoltă în condiții care favorizează creșterea preferențială a uneia dintre fețe, de exemplu, o viteză ridicată de evaporare a solventului. Grosimea fibrilelor este de obicei de 10 -20 nm, iar lungimea ajunge la mulți microni.

Orez. 3. b - microfibrila; c - fibrilă. Scanarea modelului de difracție a electronilor.. www. ntmdt. ru

Plăcile de cristal reprezintă cea mai simplă formă de cristalizare din soluție. O creștere a vitezei de cristalizare sau o creștere a concentrației soluției duce la apariția unor structuri mai complexe: formațiuni spiralate de „gemeni” (două plăci conectate de-a lungul unui plan cristalografic), precum și diferite forme dendritice, inclusiv o număr mare de plăci, terase elicoidale, „gemeni” și altele. Cu o creștere suplimentară a concentrației, sferulite . Sferulite se formează și în timpul cristalizării polimerilor din topituri. Aceasta este cea mai comună și comună formă de formațiuni cristaline în polimeri.

ÎN sferulite lamelele diverg radial de centrele comune (Fig. 4). Studiile de microscopie electronică arată că fibrila sferulitelor este compusă din multe lamele stivuite una peste alta și răsucite în jurul razei sferulitei. Se observă sferulite cu un diametru de la câțiva microni până la câțiva cm. Sferulitele tridimensionale apar în probele bloc, iar cele bidimensionale, plate, apar în pelicule subțiri. Se presupune că în cristaliții probelor bloc, o parte a macromoleculei are o conformație pliată, iar cealaltă parte trece de la cristalit la cristalit, conectându-le între ele. Aceste lanțuri „trecătoare” și regiuni de pliere formează partea amorfă a sferulitelor.

Orez. 4. Sferulite inelare de sebacat de polietilenă

Se poate forma același polimer, în funcție de condițiile de cristalizare sferulite tipuri variate ( radial, inelar ) (Fig. 5). La grade scăzute de suprarăcire, se formează de obicei sferulite de tip inel la grade ridicate, se formează sferulite radiale. De exemplu, sferulitele de polipropilenă au proprietăți optice diferite și chiar puncte de topire diferite în funcție de modificarea cristalină în care cristalizează polimerul. La rândul lor, sferulitele de polipropilenă cu o celulă monoclinică pot fi fie pozitive, fie negative. O sferulită se numește pozitivă dacă birefringența sa este mai mare decât zero. Dacă este mai mică de zero, atunci sferulita este negativă.

Fig.5. Tipuri de sferulite: a - radial, b - inel.

Cristalizarea topiturii la o temperatură apropiată de punctul de topire (suprarăcirea nu mai mult de 1˚C) are loc foarte lent și duce la formarea celor mai perfecte structuri cristaline construite din lanțuri îndreptate. Mecanismul de cristalizare cu lanțuri îndreptate este rar realizat în practică. Pentru a face acest lucru, simultan cu răcirea topiturii, este necesar să se aplice solicitări mari.

Majoritatea polimerilor cristalizează sub formă de sferulite. Cu toate acestea, în unele cazuri, într-un polimer bloc se găsesc doar grupuri de cristale lamelare. Au fost găsite și formațiuni structurale intermediare între monocristale și sferulite. Adesea, aceste structuri sunt fațetate și de dimensiuni mari - până la zeci de microni. Nu a fost încă clarificat dacă există un anumit număr de structuri intermediare sau dacă diverse forme morfologice se transformă continuu una în alta.

Starea amorfă a polimerilor

Amorf polimerii nu au o structură cristalină. Această stare a polimerilor se caracterizează prin:

· lipsa ordinii tridimensionale pe distanță lungă în aranjarea macromoleculelor,

· ordine cu rază scurtă de acțiune în aranjarea unităților sau a segmentelor de macromolecule, dispărând rapid pe măsură ce se îndepărtează unele de altele.

Moleculele de polimer par să formeze „roiuri”, a căror durată de viață este foarte lungă datorită vâscozității enorme a polimerilor și dimensiunii mari a moleculelor. Prin urmare, în unele cazuri astfel de roiuri rămân practic neschimbate. ÎN amorf sunt de asemenea in stare buna soluții polimerice Și jeleuri polimerice .

Polimerii amorfi sunt monofazici și sunt formați din molecule în lanț colectate în pachete. Pachetele sunt elemente structurale și sunt capabile să se deplaseze în raport cu elementele învecinate. Unii polimeri amorfi pot fi construiți din globulă Globulii constau din una sau mai multe macromolecule rulate în particule sferice (Fig. 6). Posibilitatea de pliere a macromoleculelor într-o minge este determinată de flexibilitatea lor ridicată și de predominanța forțelor de interacțiune intramoleculară asupra forțelor de interacțiune intermoleculară.

Fig.6. Forma globulară a hemoglobinei care conține patru molecule din complexul de fier

www. krugosvet. ru

Polimerii amorfi, în funcție de temperatură, pot fi în trei stări care diferă în natura mișcării termice: sticloasa, foarte elasticaȘi vâscos. Etapa în care se află polimerul este determinată de modificarea structurii acestuia și de forțele de aderență dintre macromoleculele polimerilor liniari.

La temperaturi scăzute polimerii amorfi se găsesc în sticlos condiție. Segmentele moleculare nu au mobilitate, iar polimerul se comportă ca un solid obișnuit în stare amorfă. În această stare materialul fragil . Se numește trecerea de la o stare foarte elastică la o stare sticloasă cu temperatură în scădere tranziție de sticlă , iar temperatura unei astfel de tranziții este temperatura de tranziție sticloasă .

Foarte elastic apare o afecțiune caracterizată prin capacitatea unui polimer de a se întinde și de a se micșora cu ușurință la temperaturi destul de ridicate , când energia mișcării termice devine suficientă pentru a provoca mișcarea segmentelor moleculei, dar nu este încă suficientă pentru a pune în mișcare molecula ca întreg. Într-o stare foarte elastică, polimerii, sub solicitări mecanice relativ mici, au foarte deformare elastică mare . De exemplu, cauciucurile se pot întinde de aproape 10 ori.

ÎN vâscos stare, nu numai segmentele, ci și întreaga macromoleculă se poate mișca. Polimerii dobândesc capacitatea de a curge, dar, spre deosebire de lichidele obișnuite, curgerea lor este întotdeauna însoțită de dezvoltarea unei deformări foarte elastice. Materialul în această stare, sub influența unor forțe mici, expune ireversibil deformare plastica , care poate fi folosit pentru prelucrarea sa tehnologică.

Cu o structură liniară de macromolecule, polimerii în stare amorfă sunt corpuri elastic-vâscoase, iar atunci când se formează o structură spațială puternică, sunt corpuri vâscoelastice.

Orice influență externă care afectează mobilitatea particulelor în corpurile amorfe (modificări de temperatură, presiune) afectează proprietățile fizice (caracteristicile dielectrice ale materialului, permeabilitatea la gaz).

Starea cristalină lichidă a polimerilor

Cristalele lichide sunt substanțe neobișnuite. Ele combină proprietățile inerente lichidelor și solidelor, așa cum se reflectă în nume. Din lichide au luat fluiditate, adică capacitatea de a lua forma vasului în care sunt turnate. Din corpuri cristaline solide - anizotropie proprietăți . Acesta din urmă se explică prin structura cristalelor lichide - moleculele din ele sunt aranjate nu haotic, ci într-o manieră ordonată. Cu toate acestea, nu la fel de strict ca în cristalele solide

Nu toți compușii trec în starea cristalină lichidă, ci doar cei ale căror molecule au o valoare semnificativă anizometrie (forma de bețe sau discuri). În funcție de ambalarea moleculelor, acestea se disting trei tipuri de structuri cristale lichide - smectic , nematic Și colesteric .

Smecticii, poate cel mai apropiat de cristalele obișnuite. Moleculele din ele sunt împachetate în straturi, iar centrele lor de masă sunt fixate (Fig. 7). ÎN nematică Dimpotrivă, centrele de masă ale moleculelor sunt situate haotic, dar axele moleculelor lor, de obicei în formă de tijă, sunt paralele între ele (Fig. 8). În acest caz se spune că sunt caracterizate de ordine orientativă.

Cea mai complexă structură a celui de-al treilea tip de cristale lichide este colesteric. Pentru formarea colestericilor, sunt necesare așa-numitele molecule chirale, adică incompatibile cu imaginea lor în oglindă.

Orez. 7. Reprezentarea schematică a unui cristal lichid în faza smectică

http://dic. academic. ru/

https://pandia.ru/text/80/219/images/image009_79.jpg" alt="Fig. 1. Imaginea prezintă o rotație de 180° a directorului în faza colesterică. Distanța corespunzătoare este semiciclul, p /2." width="178" height="146">!}

Fig.9. Ilustrare schematică a cristalelor lichide colesterice

dic. academic. ru

Alte grupări funcționale pot fi introduse într-un astfel de lanț polimeric, de exemplu, fotocromatică grupuri controlate de lumină, sau electroactiv grupuri orientate sub influenţa unui câmp electric.

Cristalele lichide în sine sunt lichide vâscoase numai într-un interval îngust de temperatură. Prin urmare, au proprietățile lor speciale numai în acest interval de temperatură. Polimerii lichid-cristalini, spre deosebire de cristalele lichide, păstrează atât structura, cât și proprietățile fazei lichid-cristaline atunci când sunt răcite. Adică, este posibilă fixarea unei structuri sensibile de cristale lichide într-un solid fără a-și pierde, de exemplu, proprietățile optice unice.

Colestericii reacționează ușor la temperatură. Unele își schimbă culoarea foarte repede cu o schimbare foarte mică de temperatură - le puteți folosi pentru a crea unice camere termice , sau indicatori de temperatură. De exemplu, prin iradierea suprafeței unui astfel de material cu un laser, se poate studia distribuția de intensitate a fasciculului său. Acoperirile realizate din polimeri colesterici pot fi folosite pentru a testa aeronavele într-un tunel de vânt, deoarece distribuția temperaturii va indica clar în ce locuri există mai multă turbulență și în care există flux de aer laminar în jurul aeronavei.

Unul dintre cele mai interesante exemple de utilizare a colestericilor polimeri este prepararea filme controlate de lumină . Dacă un monomer cu o grupare fotocromă este introdus într-un lanț polimeric, a cărui formă se schimbă atunci când este expus la lumină de o anumită lungime de undă, atunci pasul helixului în structura colestericului poate fi schimbat. Cu alte cuvinte, prin iradierea unui material cu lumină, îi puteți schimba culoarea. Această proprietate a materialului rezultat poate fi folosită pentru a înregistra și stoca informații despre culoare, în holografie Și tehnologie de afișare .

Cu toate acestea, pasul spiralei poate fi modificat nu numai prin acțiunea luminii și a schimbărilor de temperatură (ca și în cazul camerelor termice), ci și prin influența câmpurilor electrice și magnetice. Pentru a face acest lucru, este necesar să se introducă electroactiv sau activ magnetic grupuri. Expunerea la un câmp electric sau magnetic duce la orientarea moleculelor de cristale lichide și la distorsiune, iar apoi la desfășurarea completă a helixului colesteric.

Studiul polimerilor cristalini lichidi, care sunt mult mai tineri decât cristalele lichide cu molecularitate scăzută, va dezvălui multe mai multe aspecte necunoscute ale comportamentului lor fizico-chimic.

Angajații Facultății de Chimie a Universității de Stat din Moscova au reușit să creeze un material care ar putea deveni baza pentru o nouă generație de monitoare cu cristale lichide.

Angajații Laboratorului de Transformări chimice ale polimerilor din cadrul Departamentului de compuși macromoleculari al Facultății de Chimie a Universității de Stat din Lomonoșov din Moscova sintetizează și studiază polimeri cristalini lichidi multifuncționali. Astfel de materiale nu numai că combină o varietate de proprietăți funcționale, dar aceste proprietăți pot fi modificate direcțional folosind câmpuri luminoase, electrice sau magnetice.

Grupul este cunoscut pe scară largă printre oamenii de știință care lucrează cu polimeri cristalini lichidi. De exemplu, chimiștii universitar au fost printre primii din lume care au creat un polimer colesteric lichid-cristalin cu un pas de helix fotocontrolat. Și acum au reușit să combine într-un singur material capacitatea de a schimba proprietățile optice atunci când sunt iradiați cu lumină și când se aplică un câmp electric. Tot pentru prima dată.

Cu toate acestea, mai întâi merită să aruncați o privire mai atentă asupra naturii cristalelor lichide și a polimerilor cu cristale lichide.

A patra stare a materiei

Cristalele lichide sunt substanțe neobișnuite. Ele combină proprietăți inerente lichidelor și solidelor, ceea ce se reflectă în numele lor aparent paradoxal. Din lichide au luat fluiditate, adică capacitatea de a lua forma vasului în care sunt turnate. Din corpuri cristaline solide - anizotropia proprietăților.

Acesta din urmă se explică prin structura cristalelor lichide - moleculele din ele nu sunt localizate aleatoriu, ci ordonate. Adevărat, nu la fel de strict ca în cristalele solide. De fapt, cristalul lichid este a patra stare a materiei. Cu toate acestea, pentru o perioadă destul de lungă de timp, fizicienii și chimiștii nu au recunoscut în principiu cristalele lichide, deoarece existența lor a distrus teoria a trei stări ale materiei - solid, lichid și gazos. Oamenii de știință au clasificat cristalele lichide fie ca soluții coloidale, fie ca emulsii, până când la începutul secolului al XX-lea profesorul german Otto Lehmann a dovedit convingător existența lor.

Nu toți compușii trec în starea cristalină lichidă, ci doar cei ale căror molecule au anizometrie semnificativă (forma de tije sau discuri). În funcție de ambalarea moleculelor, se disting trei tipuri de structuri de cristale lichide - smectice, nematice și colesterice.

Smecticii sunt poate cel mai aproape de cristalele obișnuite. Moleculele din ele sunt împachetate în straturi, iar centrele lor de masă sunt fixate. În nematică, dimpotrivă, centrele de masă ale moleculelor sunt situate haotic, dar axele moleculelor lor, de obicei în formă de tijă, sunt paralele între ele. În acest caz se spune că ele sunt caracterizate prin ordine orientativă.

Colesterici

Cea mai complexă structură a celui de-al treilea tip de cristale lichide este colesterică. Pentru formarea colestericilor, sunt necesare așa-numitele molecule chirale, adică incompatibile cu imaginea lor în oglindă. Dacă împărțiți mental stratul colesteric în monostraturi, atunci moleculele din acesta sunt situate în interiorul fiecărui monostrat, astfel încât axele lor lungi să fie paralele între ele. Astfel, fiecare monostrat are o structură nematică. Cu toate acestea, asimetria în oglindă a moleculelor colesterice face ca fiecare monostrat ulterior să se rotească cu un unghi mic. Ca rezultat, întreaga structură se răsucește într-o spirală. Pasul helixului, adică distanța prin care moleculele se rotesc cu 360°, depinde de tipul de molecule chirale și de concentrația lor.

Este structura elicoidală care conferă colestericilor capacitatea de a reflecta selectiv lumina incidentă. Pasul spiralei determină lungimea de undă a luminii reflectate, în această culoare pare să fie pictat stratul colesteric. În plus, dacă te uiți la această probă din unghiuri diferite, atunci va fi colorată diferit. Cu toate acestea, este posibil să nu vedem culoarea dacă lungimea de undă a radiației reflectate este situată în regiunea ultravioletă sau infraroșu a spectrului.

Polimeri cu cristale lichide

Colesteriile în starea lor naturală, atunci când sunt în esență lichide vâscoase, sunt incomod de utilizat. În cele mai multe cazuri, este necesar să le plasați într-o carcasă specială sigilată pentru a le da formă și a le proteja de influențele externe. O soluție la această problemă este încapsularea, adică introducerea fizică a unui cristal lichid într-un film de polimer. Dar există o soluție mai elegantă - crearea polimerilor cristalini lichidi.

Astfel de materiale sunt obținute prin copolimerizarea anumitor monomeri - molecule care, atunci când sunt combinate între ele, formează un lanț polimeric. Dacă sunt utilizați monomeri care conțin un fragment chiral, polimerul rezultat va fi colesteric. Colesteriile polimerice au fost obținute pentru prima dată în anii 90 ai secolului trecut, simultan la Facultatea de Chimie a Universității de Stat din Moscova și la Universitatea din Mainz (Germania).

Într-un astfel de lanț polimeric pot fi introduse și alte grupări funcționale. „Acestea pot fi grupuri fotocromatice, adică controlate de lumină. Acestea pot fi grupări electroactive, adică orientate sub influența unui câmp electric. Acest lucru deschide o oportunitate largă pentru crearea de noi materiale și manifestarea tuturor proprietăților care sunt inerente fiecărui fragment individual”, a declarat Valery Shibaev, șeful Laboratorului de Transformări Chimice a Polimerilor, membru corespondent al Academiei Ruse de Științe. , într-o conversație cu corespondentul site-ului.

„Prin crearea unor astfel de polimeri, putem combina molecule într-un singur material care adesea nici măcar nu se amestecă în starea lor inițială. Aceasta înseamnă că le putem combina proprietățile unice”, adaugă Alexei Bobrovsky, angajat al laboratorului și candidat la științe chimice.

Exemple de utilizare a polimerilor colesterici

Dar acesta nu este nici măcar cel mai important lucru. Cristalele lichide în sine sunt lichide vâscoase numai într-un interval îngust de temperatură. Aceasta înseamnă că au proprietățile lor speciale numai în acest interval de temperatură. Dar polimerii lichid-cristalini, atunci când sunt răciți, păstrează atât structura, cât și proprietățile fazei lichid-cristaline. Adică, este posibilă fixarea unei structuri sensibile de cristale lichide într-un solid fără a-și pierde, de exemplu, proprietățile optice unice.

Colestericii reacționează ușor la temperatură. Unele își schimbă culoarea foarte repede cu o schimbare foarte mică de temperatură - pot fi folosite pentru a crea camere termice unice sau indicatori termici. De exemplu, prin iradierea suprafeței unui astfel de material cu un laser, se poate studia distribuția de intensitate a fasciculului său. Acoperirile realizate din polimeri colesterici pot fi folosite pentru a testa aeronavele în tunelurile de vânt. „Distribuția temperaturii va indica în mod clar în ce locuri turbulența este mai pronunțată și în care există un flux de aer laminar care curge în jurul aeronavei”, explică Valery Shibaev.

Unul dintre cele mai interesante exemple de utilizare a colestericilor polimeri este producerea de filme controlate de lumină. Dacă un monomer cu o grupare fotocromă este introdus într-un lanț polimeric, a cărui formă se schimbă atunci când este expus la lumină de o anumită lungime de undă, atunci pasul helixului în structura colestericului poate fi schimbat. Cu alte cuvinte, prin iradierea unui material cu lumină, îi puteți schimba culoarea. Această proprietate a materialului rezultat poate fi utilizată pentru a înregistra și stoca informațiile de culoare în holografie și tehnologia de afișare. Exemple vii care demonstrează aceste capacități ale colestericilor pot fi văzute în videoclip.

Exemplu multifuncțional

Cu toate acestea, pasul spiralei poate fi modificat nu numai prin acțiunea luminii și a schimbărilor de temperatură (ca și în cazul camerelor termice), ci și prin influența câmpurilor electrice și magnetice. Pentru a face acest lucru, este necesar să se introducă grupări electroactive sau active magnetic în polimer. Expunerea la un câmp electric sau magnetic duce la orientarea moleculelor de cristale lichide și la distorsiuni, iar apoi la desfășurarea completă a helixului colesteric.

Cea mai recentă lucrare a lui Alexei Bobrovsky și Valery Shibaev, publicată în Journal of Materials Chemistry, descrie modul în care au reușit să creeze un material unic care combină lumina și electrosensibilitatea.

După cum notează autorii lucrării, toți compușii utilizați pentru noul material sunt deja cunoscuți. Un cristal lichid nematic a fost folosit ca bază cu adăugarea de molecule chirale care răsucesc amestecul într-o spirală colesterică. Introducerea unui compus fotocromic permite, atunci când este iradiat cu lumină ultravioletă, să se deplaseze reflexia selectivă a unei anumite regiuni din regiunea albastră a spectrului la roșu. Dar structura acestui amestec poate fi modificată și prin influența unui câmp electric - atunci când se aplică un câmp, moleculele tind să se alinieze de-a lungul acestuia, deformând astfel spirala. Și într-un câmp suficient de mare, spirala se desfășoară. „De fapt, există o tranziție către faza nematică”, explică Alexey Bobrovsky.

Cu alte cuvinte, a fost obținută o celulă cu un singur strat în care este posibil să se creeze zone de culori diferite care pot deveni incolore atunci când sunt expuse la un câmp electric. Adică exact ceea ce este necesar pentru un pixel al unui afișaj color. Cu toate acestea, după electrodesfășurarea helixului, revenirea la faza colesterică orientată inițial durează mult timp, iar contrastul de culoare nu este restabilit.

Această problemă poate fi rezolvată prin polimerizare. Introducerea a doar 6% dintr-un monomer fotopolimerizant special permite, tot cu ajutorul iradierii cu lumină ultravioletă, realizarea unei rețele polimerice tridimensionale. Ea pătrunde în întregul volum al materialului și, așa cum spune, își amintește orientarea inițială. Lungimea de undă la care fragmentul fotocromic este sensibil este mai mică decât lungimea de undă a luminii necesară pentru fotopolimerizare și producerea rețelei polimerice. Prin urmare, devine posibil să creați mai întâi o celulă cu zone de culori diferite prin iradierea anumitor zone pentru momente diferite, apoi să remediați această stare folosind o plasă polimerică tridimensională și apoi să activați și să opriți culoarea celulei folosind un câmp electric. .

Stiinta si Tehnologie

Prima probă, care a fost obținută în laborator, este destul de voluminoasă și necesită un câmp electric aplicat mare. Cu toate acestea, primele dispozitive LCD consumau prea multă energie, aveau o durată de viață limitată și aveau un contrast slab al imaginii. Acum tehnologia s-a îmbunătățit semnificativ și tuturor ne face plăcere să o folosim. Poate că celula creată de chimiștii ruși va deveni prototipul unui afișaj LCD și mai ieftin și de calitate superioară.

Cu toate acestea, Alexey Bobrovsky consideră că scopul muncii oamenilor de știință nu este de a aduce ideea la implementarea comercială, ci de a studia caracteristicile auto-organizării polimerilor cristalini lichidi, înțelegerea bazei fizice și a modelelor influenței structurii chimice. asupra proprietăților lor. El este mai interesat de partea științifică a cercetării decât de partea aplicată: „Destul de ciudat, multe fenomene chiar și în cristalele lichide cu molecul scăzut, aparent destul de evidente și deja familiare, nu sunt încă pe deplin înțelese.” Nu există nicio îndoială că studiul polimerilor cristalini lichidi, care sunt mult mai tineri decât cristalele lichide cu molecularitate scăzută, va dezvălui mult mai multe aspecte necunoscute ale comportamentului lor fizico-chimic.

Publicăm o transcriere a unei prelegeri susținute de un cercetător senior la Departamentul de compuși macromoleculari al Facultății de Chimie a Universității de Stat din Moscova, profesor asociat, doctor în științe chimice, laureat al Premiului Prezidențial al Federației Ruse pentru tineri oameni de știință pentru 2009 , Alexey Bobrovsky, susținut pe 2 decembrie 2010 la Muzeul Politehnic în cadrul proiectului „Prelegeri publice Polit.

Vezi si:

Textul prelegerii. Partea 1

Bună seara! Aș dori să fac câteva modificări în regulament: prelegerea constă din două părți: mai întâi cristale lichide, apoi polimeri cu cristale lichide, așa că aș dori să sugerez să pui câteva întrebări după prima parte. Va fi mai usor.

Aș vrea să spun că principala sarcină pe care mi-am propus-o în pregătirea acestei prelegeri nu este atât să vă încarc cu abundență de informații despre cristalele lichide și utilizarea lor, cât să vă interesez cumva de cristalele lichide, să vă ofer câteva concepte inițiale: ce sunt și arată cât de frumoase și interesante sunt, nu din punct de vedere utilitar (unde pot fi folosite), ci din punct de vedere al științei și artei (cât de frumoase sunt în sine). Planul raportului meu.

În primul rând, vă voi spune când și cum a fost descoperită starea cristalină lichidă, ce face cristalele lichide unice în comparație cu alte obiecte, iar în a doua parte a raportului meu voi vorbi despre polimerii cristalini lichid și de ce sunt interesanți și minunati. .

Toată lumea știe că în majoritatea substanțelor moleculele formează o stare cristalină, moleculele formează o rețea cristalină tridimensională, ordonată în trei dimensiuni, iar când sunt încălzite la o anumită temperatură, se observă o tranziție de fază de la o stare ordonată tridimensională la o stare lichidă dezordonată și cu încălzire suplimentară - la o stare gazoasă. S-a dovedit că există unele faze intermediare care au starea agregată a unui lichid, dar, totuși, au o anumită ordine: nu tridimensională, ci bidimensională sau o altă ordine degenerată. Voi explica acum despre ce vorbim.

Primul raport al unei stări neobișnuite a materiei - starea cristalină lichidă a materiei, deși acest termen nu exista la acea vreme - a avut loc în 1888. Potrivit unor alte date, o astfel de stare neobișnuită a substanței a fost înregistrată în 1850, dar este în general acceptat că în 1888 Friedrich Reinitzer, un om de știință austriac, a examinat substanța benzoat de colesteril - un derivat al colesterolului - și a descoperit că atunci când este încălzit la 145°, faza cristalină (pulbere albă) se transformă într-un lichid tulbure ciudat, iar la încălzirea suplimentară la 179°, se observă o tranziție într-un lichid transparent obișnuit. A încercat să purifice această substanță, deoarece nu era sigur că are benzoat de colesteril pur, dar totuși aceste două tranziții de fază au fost reproduse. El a trimis o mostră din această substanță prietenului său fizician Otto von Lehmann. Lehman a studiat cristalele obișnuite, inclusiv cristalele de plastic, care sunt moi la atingere și diferite de cristalele dure obișnuite. Principala metodă de studiu a fost microscopia optică de polarizare - un microscop în care lumina trece printr-un polarizator, trece printr-o substanță și apoi printr-un analizor - printr-un strat subțire de substanță. Când cristale dintr-o anumită substanță sunt plasate între polarizator și analizor, puteți vedea texturi - imagini caracteristice pentru diferite substanțe cristaline - și, astfel, puteți studia proprietățile optice ale cristalelor. S-a dovedit că Otto von Lehmann l-a ajutat să înțeleagă care a fost motivul stării intermediare, a iluziei. Otto von Lehmann era serios convins că toate proprietățile substanțelor cristaline, cristalele, depind numai de forma moleculelor, adică nu contează modul în care sunt situate în acest cristal, forma moleculelor este importantă. Și în cazul cristalelor lichide, a avut dreptate - forma moleculelor determină capacitatea de a forma o fază lichidă cristalină (în principal forma moleculelor). Aici aș vrea să vorbesc despre principalele etape istorice în studiul cristalelor lichide, cele mai importante după părerea mea.

În 1888, Reinitzer a scris că există cristale a căror moliciune este de așa natură încât pot fi numite lichide, apoi Lehmann a scris un articol despre cristalele curgătoare, de fapt, el a inventat termenul cristale lichide. Un episod istoric important: în anii 20-30, fizicianul sovietic Fredericks a studiat influența diferitelor câmpuri magnetice și electrice asupra proprietăților optice ale cristalelor lichide și a descoperit un lucru important: orientarea moleculelor din cristalele lichide se schimbă foarte ușor sub influența câmpurilor externe, iar aceste câmpuri foarte slabe și se schimbă foarte repede. De la sfârșitul anilor 60, a început un boom în studiul sistemelor de cristale lichide și al fazelor de cristale lichide și este asociat cu faptul că au învățat să le folosească. În primul rând, pentru sistemele de afișare a informațiilor din ceasurile digitale electronice obișnuite, apoi în calculatoare și odată cu apariția tehnologiei computerizate, a devenit clar că cristalele lichide pot fi utilizate în mod activ pentru fabricarea de afișaje. Desigur, un astfel de salt tehnologic a stimulat studiul cristalelor lichide din punct de vedere al științei fundamentale, dar aș dori să subliniez cât de mare este decalajul de timp dintre descoperirile științifice legate de cristalele lichide. De fapt, oamenii erau interesați de ele din curiozitate, nu exista niciun interes utilitarist, nimeni nu știa să le folosească și, mai mult, în acei ani (20-30) teoria relativității era mult mai interesantă. Apropo, Fredericks a fost popularizatorul teoriei relativității în Uniunea Sovietică, apoi a fost reprimat și a murit în lagăre. De fapt, au trecut 80 de ani de la descoperirea cristalelor lichide până când au învățat să le folosească. Dau adesea acest exemplu când vorbesc despre particularitățile finanțării științei.

Aș dori să mă opresc asupra principalelor tipuri de fază lichid cristalină. Cum funcționează mezofaza, și anume faza cristalină lichidă?

De obicei, faza cristalină lichidă este formată din molecule care au formă de tijă sau disc, adică au anizometrie de formă, în primul rând tije sau discuri. Vă puteți imagina un experiment bun, care este ușor de configurat: dacă turnați la întâmplare bețișoare într-o cutie și o scuturați, atunci, în urma acestei scuturi, veți observa că bețișoarele în sine sunt stivuite în paralel, așa cum este cea mai simplă nematică. faza este aranjată. Există o ordine de orientare pe o anumită direcție, dar centrul de masă al moleculelor este dezordonat. Există faze mult mai complexe, de exemplu, de tip smectic, când centrul de masă este în planuri, adică astfel de faze stratificate. Faza colesterică este foarte interesantă: ordinea ei locală este aceeași cu cea a celei nematice, există o ordine de orientare, dar la distanță de sute de nanometri se formează o structură elicoidală cu o anumită direcție de răsucire, iar apariția de această fază se datorează faptului că moleculele sunt chirale, adică este necesară o chiralitate moleculară (voi explica mai târziu despre ce este aceasta) pentru a forma o astfel de răsucire elicoidală. Această fază are și proprietăți interesante, cum ar fi cea nematică, și poate găsi și o aplicație. Fazele despre care am vorbit sunt cele mai simple. Există așa-numitele faze albastre.

O să mă opresc puțin asupra lor când vorbesc despre polimeri, asta e puțin legat de munca mea. Aici aceste linii indică direcția de orientare a moleculelor, iar principalul element structural al unor astfel de faze sunt astfel de cilindri în care orientarea axelor lungi ale moleculelor se schimbă inteligent, adică în centrul acestui cilindru orientarea este de-a lungul axa cilindrului, iar pe măsură ce acesta se îndepărtează spre periferie, se observă o rotație. Aceste faze sunt foarte interesante din punct de vedere al structurii, foarte frumoase într-un microscop polarizant și este important de menționat că în cazul cristalelor lichide cu greutate moleculară mică aceste faze există în câteva zecimi de grad, în cel mai bun caz un 2. Interval de temperatură -3°, iar în cazul polimerilor am reușit să surprind aceste structuri interesante și vă voi povesti mai târziu. Puțină chimie. Cum arată structurile moleculelor de cristal lichid?

De obicei, există un fragment aromatic de 2-3 inele benzenice, uneori pot exista două inele aromatice legate direct, poate exista un fragment de legătură. Este important ca acest fragment să fie alungit, adică lungimea lui să fie mai mare decât lățimea sa și să fie destul de rigid, iar rotația în jurul unei axe lungi este posibilă, dar în timpul acestei rotații forma rămâne alungită. Acest lucru este foarte important pentru formarea fazei de cristale lichide. Prezența cozilor flexibile în moleculă este importantă - acestea sunt diferite cozi alchil, iar prezența diferiților substituenți polari este importantă. Acest lucru este important pentru aplicare și creează momente de dipol și capacitatea de a se reorienta în câmpuri externe, adică această moleculă este compusă din două părți principale: un fragment mezogen cu un substituent (polar sau nepolar) și o coadă flexibilă. care se poate îndoi. De ce este nevoie? Acționează ca un plastifiant intern, pentru că dacă luați molecule rigide, acestea se vor cristaliza - vor forma un cristal tridimensional fără mezofaze, fără faze cristaline lichide, iar coada flexibilă ajută adesea ca între cristal să se formeze o fază intermediară. și un lichid izotrop obișnuit. Un alt tip de molecule sunt moleculele în formă de disc. Iată structura generală a unor astfel de discuri, care pot forma și mesafaze, dar au o structură complet diferită de fazele bazate pe molecule alungite. Aș dori să vă aduc la cunoștință cât de frumoase sunt cristalele lichide la microscop polarizant.

Microscopia de polarizare este prima metodă de studiere a cristalelor lichide, adică din imaginea care este observată de un cercetător într-un microscop polarizant de polarizatoare încrucișate, se poate aprecia ce fel de mezofază, ce tip de fază cristalină lichidă se formează. Aceasta este imaginea caracteristică pentru faza nematică, ale cărei molecule formează doar o ordine orientativă. Așa arată faza smectică. Pentru a vă face o idee despre scara tuturor acestor lucruri, adică este mult mai mare decât scara moleculară: lățimea imaginii este de sute de microni, adică este o imagine macroscopică, mult mai mare decât lungimea de undă de lumină vizibilă. Și analizând astfel de imagini, se poate judeca ce fel de structură există. Desigur, există metode mai precise pentru determinarea structurii și a unor caracteristici structurale ale acestor mezofaze - metode precum analiza de difracție cu raze X, diferite tipuri de spectroscopie - acest lucru ne permite să înțelegem cum și de ce moleculele sunt împachetate într-un fel sau altul. .

Un alt tip de imagine este o soluție concentrată de fragmente scurte de ADN (soluție apoasă) - o astfel de imagine a fost obținută la Universitatea din Colorado. În general, importanța și caracteristicile formării fazelor cristaline lichide în obiectele biologice este un subiect pentru o discuție separată amplă și nu sunt un expert în acest lucru, dar pot spune că mulți polimeri de natură biologică pot produce un lichid. fază cristalină, dar aceasta este de obicei o fază cristalină lichidă liotropă, adică este important ca un solvent, cum ar fi apa, să fie prezent pentru a se forma această fază lichidă cristalină. Acestea sunt pozele pe care le-am primit.

Așa arată mezofaza colesterică - una dintre imaginile tipice. Aș dori să arăt cât de frumoase arată tranzițiile de fază: atunci când temperatura se schimbă, putem observa o tranziție de fază.

Când temperatura se schimbă, se observă o schimbare a refracției, deci culorile se schimbă, ne apropiem de tranziție - și se observă o tranziție la o topire izotropă, adică totul s-a întunecat, o imagine întunecată este vizibilă în polarizatoarele încrucișate.

Într-un alt caz, este puțin mai complicat: la început o imagine întunecată este vizibilă, dar natura ne înșală, moleculele sunt pur și simplu orientate astfel încât să arate ca o topitură izotropă, dar a existat o fază lichidă cristalină. Aici este trecerea la o altă fază cristalină lichidă - la răcire, schimbări mai ordonate de orientare. Culoarea roșie este asociată cu o structură elicoidală cu o anumită pasă a helixului, iar pasul helixului se modifică, helixul se răsucește, deci are loc o schimbare a culorilor. Sunt vizibile diferite disclinații, adică spirala se răsucește, iar acum, la un moment dat, se va observa cristalizarea acestei probe, toate acestea vor deveni albastre. Arăt acest lucru prin faptul că unul dintre motivele mele personale de a studia, de exemplu, cristalele lichide este frumusețea lor, le privesc cu plăcere la microscop, am fericirea să fac asta în fiecare zi, iar interesul estetic este susținut. prin interes științific. Acum va fi cristalizare, totul se întâmplă în timp real. Nu am clopoței și fluiere, este o săpună obișnuită montată pe un microscop, deci calitatea este pe măsură. Aici cresc sferulitele acestui compus. Acest compus a fost sintetizat pentru noi de chimiști din Republica Cehă. (Sintetizăm și noi compușii LCD.) Trebuie spus puțin despre motivul pentru care sunt utilizați pe scară largă.

Fiecare dintre noi poartă cu noi o cantitate mică de cristale lichide, deoarece toate monitoarele pentru telefoane mobile au la bază cristale lichide, ca să nu mai vorbim de monitoarele de computer, afișaje, monitoarele de televiziune și concurența serioasă din partea monitoarelor cu plasmă și a monitoarelor LED în general - apoi, ca din cate stiu eu (nu sunt un expert in asta), nu. Cristalele lichide sunt stabile și nu necesită multă tensiune pentru a comuta imaginea - acest lucru este foarte important. O combinație importantă se observă în cristalele lichide, așa-numita anizotropie a proprietăților, adică diferența de proprietăți în diferite direcții în mediu, vâscozitatea lor scăzută, cu alte cuvinte, fluiditatea, este posibil să se creeze un fel de optică. dispozitiv care ar comuta și reacționează cu un timp de comutare caracteristic milisecunde sau chiar microsecunde este atunci când ochiul nu observă viteza acestei schimbări, motiv pentru care existența LCD-urilor și a afișajelor de televiziune este posibilă, și sensibilitatea foarte mare la câmpurile externe. Aceste efecte au fost descoperite înainte de Fredericks, dar au fost studiate de el, iar tranziția de orientare despre care voi vorbi acum se numește tranziția lui Fredericks. Cum funcționează un simplu cadran de ceas digital și de ce sunt folosite atât de larg cristalele lichide?

Dispozitivul arată astfel: există un strat de cristale lichide; bastoanele reprezinta directia de orientare in molecula de cristal lichid, bineinteles nu sunt la scara, sunt mult mai mici decat restul elementelor de design, sunt doua polarizatoare, sunt incrucisate in asa fel incat daca nu ar exista stratul de cristale lichide, lumina nu ar trece prin ele. Există substraturi de sticlă pe care se aplică un strat conductiv subțire astfel încât să se poată aplica un câmp electric; Există, de asemenea, un astfel de strat complicat care orientează moleculele de cristal lichid într-un anumit mod, iar orientarea este stabilită în așa fel încât pe substratul superior moleculele să fie orientate într-o direcție, iar pe celălalt substrat - în direcția perpendiculară , adică este organizată o orientare de răsucire a moleculelor de cristal lichid, astfel încât lumina , atunci când cade pe un polarizator, este polarizată - intră într-un mediu cristalin lichid, iar planul polarizării sale se rotește în funcție de orientarea lichidului. moleculă de cristal - acestea sunt proprietățile moleculelor de cristal lichid. Și, în consecință, datorită faptului că se rotește cu 90° în polarizare plană, lumina trece prin această geometrie calm, iar dacă se aplică un câmp electric, moleculele se aliniază de-a lungul câmpului electric și, prin urmare, lumina polarizată nu își schimbă polarizarea. și nu poate trece prin alt polarizator. Așa apare o imagine întunecată. În realitate, o oglindă este folosită pe un ceas de mână și pot fi realizate segmente care permit vizualizarea unei imagini. Aceasta este cea mai simplă schemă, desigur, monitoarele cu cristale lichide sunt structuri mult mai complexe, multistratificate, straturile sunt de obicei foarte subțiri - de la zeci de nanometri la microni - dar principiul este practic același, iar această tranziție are loc atunci când orientarea moleculelor se modifică de-a lungul câmpului electric sau magnetic (monitoarele folosesc un câmp electric pentru că este mai ușor) se numește tranziție (efect) Fredericks și este utilizat în mod activ în toate astfel de dispozitive. Primul prototip este un afișaj nematic pe cadran.

Și aceasta este o imagine care ilustrează cât de mic este necesar un câmp electric pentru a reorienta o moleculă de cristal lichid. De fapt, aceasta este o celulă galvanică compusă din doi cartofi ca electrolit, adică este necesară o tensiune foarte mică în regiunea de 1V pentru o astfel de reorientare, motiv pentru care aceste substanțe sunt atât de utilizate pe scară largă. O alta aplicatie, si vorbim despre cristalele lichide colesterice, despre care voi vorbi mai detaliat, se datoreaza faptului ca acestea sunt capabile sa isi schimbe culoarea in functie de temperatura.

Acest lucru se datorează pasului diferit al spiralei și este posibil să se vizualizeze, de exemplu, distribuția temperaturii. Am terminat de vorbit despre cristalele lichide cu molecule mici și sunt gata să vă ascult întrebările despre ele înainte de a trece la cristalele lichide polimerice.

Discuția prelegerii. Partea 1

Tatyana Sukhanova, Institutul de Chimie Bioorganică: Răspundeți la întrebarea amatorului: în ce interval se schimbă culoarea cristalelor lichide și cum depinde aceasta de structura lor?

Alexey Bobrovsky: Vorbim despre cristale lichide colesterice. Aici culoarea se schimbă în funcție de pasul helixului colesteric. Există colesterice care reflectă selectiv lumina în regiunea UV, respectiv, regiunea invizibilă, și există colesterice care reflectă selectiv lumina datorită acestei periodicități în regiunea infraroșu, adică vorbim de microni, zeci de microni și în cazul pozelor color, pe care le-am arătat la microscopia optică polarizată, acolo este mai complicat, iar culoarea se datorează faptului că lumina polarizată, planul de polarizare într-un cristal lichid, se rotește diferit, iar asta depinde de lungime de undă. Există o gamă complexă de culori, iar întreaga gamă vizibilă este acoperită, adică puteți obține o varietate de culori.

Boris Dolgin: Ne poți spune puțin mai multe despre viață?

Alexey Bobrovsky: Despre viata? Mai exact despre rolul cristalelor lichide în biologie?

Boris Dolgin: Da.

Alexey Bobrovsky: Din păcate, acesta nu este deloc subiectul meu. Voi da un link către carte la sfârșit. În primul rând, când vorbesc despre conexiunea cristalelor lichide în biologie, vorbesc despre modul în care pot fi utilizate în medicină - există multe opțiuni diferite. În membranele celulelor lipidice, starea cristalină lichidă apare la temperaturi biologice rezonabile.

Boris Dolgin: Și acesta nu este deloc un artefact și aceasta este o cercetare suplimentară.

Alexey Bobrovsky: Da. Mi se pare că rolul stării lichid cristaline nu este încă cunoscut cu adevărat și, uneori, există dovezi că ADN-ul dintr-o celulă poate exista în stare lichid cristalină, dar acesta este un subiect pentru cercetări viitoare. Acesta nu este domeniul meu de știință. Sunt mai interesat de polimerii sintetici cristalini lichidi, despre care voi vorbi mai departe.

Boris Dolgin: Polimerii LCD sunt complet artificiali?

Alexey Bobrovsky: Da, în mare parte totul este artificial. Colorarea, de exemplu, a unor gândaci și fluturi se datorează unor astfel de cristale naturale, nu lichide, ci unei stări cristaline lichide înghețate din cauza polimerilor biologici chitinoși. Așa a ajuns evoluția că colorarea nu se datorează pigmenților, ci structurii viclene a polimerilor.

Mihail Potanin: Am o întrebare despre sensibilitatea magnetică a cristalelor lichide. Cât de sensibili sunt ei la câmpurile magnetice ale Pământului? Este posibil să faci busole cu ele?

Alexey Bobrovsky: Nu, nu poti. Din păcate, asta s-a întâmplat. Ce determină sensibilitatea cristalelor lichide? Există conceptul de susceptibilitate diamagnetică și constantă dielectrică, iar în cazul unui câmp electric totul este mult mai convenabil și mai bun, adică este suficient să aplicați efectiv 1 V unei astfel de celule cu cristale lichide - și totul va fi reorientat , iar în cazul unui câmp magnetic vorbim despre tesla - astfel de intensități ale câmpului incomparabil mai mari decât puterea câmpului magnetic al Pământului,

Lev Moskovkin: S-ar putea să am o întrebare complet amator. Prelecția este absolut fermecătoare, satisfacția estetică este mare, dar prezentarea în sine este mai puțin. Imaginile pe care le-ați arătat seamănă cu nucleul - sunt și active din punct de vedere estetic - și cu reacția Jabotinsky, deși pozele dvs. nu sunt ciclice. Mulțumesc.

Alexey Bobrovsky: Nu sunt pregătit să răspund la această întrebare. Acest lucru trebuie privit în literatură. În polimeri și cristale lichide există o teorie a „scalării”, adică auto-asemănarea. Mi-e greu să răspund la această întrebare, nu sunt competent în acest subiect.

Natalia: Acum, premiile Nobel sunt acordate oamenilor de știință ruși. După părerea dumneavoastră, Fredericks, dacă ar fi rămas în viață, ar fi putut primi acest premiu? În general, vreunul dintre oamenii de știință care au lucrat pe această temă a primit un premiu Nobel?

Alexey Bobrovsky: Cred că, desigur, Fredericks ar fi primul candidat. A murit într-un lagăr în timpul războiului. Dacă ar fi trăit până în 1968-1970, ar fi fost primul candidat la Premiul Nobel - acest lucru este destul de evident. Încă un mare fizician, dar nu a primit un premiu (vorbim despre oamenii de știință noștri), - Tsvetkov este fondatorul școlii de fizicieni din Sankt Petersburg, din păcate, s-a destramat într-o măsură sau alta. Întrebarea cine a primit Premiul Nobel pentru cristale lichide nu a fost luată în considerare sau studiată în mod specific, dar, în opinia mea, doar Paul de Gennes a primit Premiul Nobel pentru polimeri și cristale lichide.

Boris Dolgin: Moda pentru studiul cristalelor lichide a dispărut pentru totdeauna?

Alexey Bobrovsky: Da, desigur, nu mai este nicio emoție, pentru că multe sunt deja clare cu cea mai simplă mezofază (fază nematică lichid cristalină), și este clar că este cea mai optimă pentru utilizare. Mai există un oarecare interes pentru fazele mai complexe, deoarece se pot obține unele avantaje față de cea bine studiată, dar numărul publicațiilor despre starea lichid cristalină este în scădere.

Boris Dolgin: Adică nu vezi niciun salt calitativ în înțelegere, nicio zonă în care ar exista un mister global.

Alexey Bobrovsky: Cred că este mai bine să nu facem predicții, pentru că orice se poate întâmpla. Știința nu se dezvoltă întotdeauna în mod constant. Uneori apar salturi ciudate, asa ca nu ma angajez sa fac nicio predictie.

Constantin Ivanovici: Aș dori să știu cât de sigure sunt pentru viața umană.

Alexey Bobrovsky: Persoanele care produc ecrane LCD sunt supuse unor teste de siguranță. Dacă bei un litru de cristale lichide, probabil că te vei simți rău, dar din moment ce se folosesc miligrame, nu există niciun pericol grav. Aceasta este mult mai sigură decât mercurul spart, scurs dintr-un termometru. Acest lucru este complet incomparabil în rău. Acum apar cercetări privind reciclarea cristalelor lichide. Am auzit un raport în care această problemă este luată în serios, că există deja o cantitate mare de resturi și cum poate fi recuperată, dar problemele pentru mediu sunt minime. Sunt în siguranță.

Boris Dolgin: A fost un lucru foarte interesant la sfârșit. Dacă vă imaginați un monitor LCD folosit și așa mai departe. Ce se va întâmpla cu el în continuare, ce se întâmplă? Cum se elimină - sau nu se elimină, sau se descompune cumva, sau rămâne?

Alexey Bobrovsky: Cred că moleculele de cristale lichide sunt primul lucru care se va descompune sub influențe externe.

Boris Dolgin: Deci nu există o specificitate specială aici?

Alexey Bobrovsky: Desigur că nu. Cred că problemele de acolo cu reciclarea materialelor plastice și a polimerilor sunt mult mai complicate.

Oleg: Vă rog să-mi spuneți ce determină intervalul de temperatură al fazelor cristaline lichide? După cum știți, toate afișajele moderne funcționează într-un interval de temperatură foarte larg. Cum s-a realizat acest lucru și de ce proprietăți și structura materiei sunt determinate acestea?

Alexey Bobrovsky: Grozavă întrebare. Într-adevăr, compușii obișnuiți, majoritatea compușilor organici care sunt sintetizați individual, au temperaturi precum am arătat, benzoatul de colesteril se topește la 140°, apoi descompunerea izotropă la 170°. Există substanțe individuale care au un punct de topire scăzut, în jurul temperaturii camerei, și se transformă într-un lichid izotrop obișnuit în jurul valorii de 50°, dar pentru a realiza o gamă atât de largă de temperatură, până la temperaturi sub zero, a trebuit să se facă amestecuri. Compozițiile amestecate convenționale de diferite substanțe, atunci când sunt amestecate, punctul lor de topire este mult redus. Un astfel de truc. De obicei, acestea sunt serii omoloage, ceea ce este folosit în afișaje este un derivat bifenil, unde nu există X și un substituent nitril, iar cozile de lungimi diferite sunt luate ca cozi alchil, iar un amestec de 5-7 componente face posibilă scăderea punctul de topire sub 0 °, în timp ce părăsește temperatura de curățare, adică tranziția lichidului cristalin în faza izotropă, peste 60 ° - acesta este un astfel de truc.

Textul prelegerii. Partea 2

În primul rând, aș vrea să spun ce sunt polimerii.

Polimerii sunt compuși care se obțin prin repetare repetată, adică prin legarea chimică a unităților identice - în cel mai simplu caz, aceleași, ca și în cazul polietilenei, acestea sunt unități CH 2 legate între ele într-un singur lanț. Desigur, există molecule mai complexe, chiar molecule de ADN, a căror structură nu se repetă și este organizată într-un mod foarte complex.

Principalele tipuri de topologie polimerică: cele mai simple molecule sunt molecule cu lanț liniar, există polimeri ramificați, în formă de pieptene. Polimerii în formă de pieptene au jucat un rol important în prepararea polimerilor cristalini lichidi. Policatenanii în formă de stea, legați de inele sunt o varietate de forme moleculare. Când cercetările privind starea cristalină lichidă erau în plină desfășurare, când erau studiate cristalele lichide, a apărut o idee: este posibilă combinarea proprietăților optice unice ale cristalelor lichide cu proprietățile mecanice bune ale polimerilor - capacitatea de a forma acoperiri, filme , și unele produse? Și ceea ce mi-a venit în minte în 1974 (a existat prima publicație) - la sfârșitul anilor 60 - începutul anilor 70 au început să propună abordări diferite pentru producția de polimeri cristalini lichidi.

O abordare este de a atașa molecule în formă de tijă, în formă de baston la o macromoleculă liniară, dar s-a dovedit că astfel de polimeri nu formează o fază lichidă cristalină - sunt pahare fragile obișnuite, care, atunci când sunt încălzite, încep să se descompună și nu dau nimic. . Apoi, în paralel, în două laboratoare (voi vorbi despre asta mai în detaliu mai târziu), a fost propusă o abordare pentru atașarea unor astfel de molecule în formă de tijă la lanțul polimeric principal prin distanțiere flexibile - sau decuplări, în rusă. Și apoi rezultă următoarele: există o ușoară autonomie între lanțul polimeric principal, se desfășoară în mare parte independent, iar comportamentul moleculelor în formă de tijă, adică lanțul polimeric principal nu interferează cu formarea în formă de tijă. fragmente ale fazei lichide cristaline.

Această abordare s-a dovedit a fi foarte fructuoasă și, în paralel, în două laboratoare - în laboratorul lui Nikolai Alfredovich Plate din Uniunea Sovietică și în laboratorul Ringsdorf - o astfel de abordare a fost propusă în mod independent și sunt bucuros să lucrez acum în laboratorul lui Valery Petrovici Shibaev la Facultatea de Chimie a Universității de Stat din Moscova, adică lucrez în laboratorul în care au fost inventate toate acestea. Desigur, au existat dispute cu privire la priorități, dar toate acestea nu sunt importante.

Principalele tipuri de polimeri cu cristale lichide. Nu voi vorbi despre astfel de lanțuri principale sau despre grupurile principale ale lanțului polimeric principal (acesta este un tip de astfel de polimeri), voi vorbi în principal despre polimeri cristalini lichidi în formă de pieptene, în care fragmentele în formă de tijă sunt conectate la lanțul principal printr-un decuplator alifatic flexibil.

Un avantaj important al abordării creării polimerilor cristalini lichidi din punct de vedere al sintezei și combinării diferitelor proprietăți este posibilitatea obținerii de homopolimeri. Adică, luați un monomer care este capabil să formeze o moleculă de lanț, de exemplu, datorită unei duble legături, descrise schematic aici, și puteți obține un homopolimer, adică un polimer ale cărui molecule constau din fragmente identice în formă de tijă. , sau puteți face copolimeri combinând două fragmente diferite - ambele pot forma o mezofază sau pot combina fragmente nemezogene cu fragmente mezogene și se dovedește că avem capacitatea de a forța chimic componente diferite să fie în aceeași sistem polimeric. Cu alte cuvinte, dacă am încerca să amestecăm un astfel de monomer cu un astfel de monomer fără legare chimică, ar da două faze separate, iar legându-le chimic, îi forțăm să fie în același sistem și apoi voi arăta de ce acest lucru. este bun.

Un avantaj și o diferență importantă între cristalele lichide polimerice și cristalele lichide cu molecularitate scăzută este posibilitatea formării unei stări sticloase. Dacă te uiți la scara temperaturii: avem o fază izotropă la temperaturi ridicate, când temperatura scade, se formează o fază lichid cristalină (în aceste condiții polimerul arată ca un lichid foarte vâscos), iar la răcire, o tranziție la un se observă starea sticloasă. Această temperatură este de obicei apropiată sau ușor peste temperatura camerei, dar aceasta depinde de structura chimică. Astfel, spre deosebire de compușii cu greutate moleculară mică, care sunt fie lichizi, fie intră în stare cristalină, structura se modifică. În cazul polimerilor, această structură se dovedește a fi înghețată în stare sticloasă, care poate persista zeci de ani, iar acest lucru este important din punct de vedere al aplicării, de exemplu, pentru înregistrarea stocării informațiilor, putem schimba structura și orientarea moleculei, fragmentele moleculei și le congelați la temperatura camerei. Aceasta este o diferență importantă și un avantaj al polimerilor din compușii cu greutate moleculară mică. La ce altceva sunt buni polimerii?

Acest videoclip demonstrează un elastomer cu cristale lichide, adică se simte ca o bandă de cauciuc care se contractă când este încălzită și se extinde când este răcită. Această lucrare este preluată de pe Internet. Aceasta nu este opera mea, aici este o imagine accelerată, adică în realitate, din păcate, această tranziție se observă în decurs de zeci de minute. De ce se întâmplă asta? Ce este un elastomer cu cristale lichide, care are o temperatură de tranziție sticloasă destul de scăzută, adică este într-o stare elastică la temperatura camerei, dar macromoleculele sunt reticulate și dacă sintetizăm un film în faza cristalină lichidă, atunci lanțul polimeric repetă ușor orientarea grupărilor mezogene, iar dacă îl încălzim, grupările mezogene trec într-o stare dezordonată și, în consecință, transferă principalele lanțuri polimerice într-o stare dezordonată, iar anizometria bobinelor macromoleculare se modifică. Aceasta conduce la faptul că la încălzire, în timpul trecerii de la mezofază la faza izotropă, se observă o modificare a dimensiunilor geometrice ale probei datorită modificării formei bobinelor polimerului. În cazul cristalelor lichide cu greutate moleculară mică, acest lucru nu poate fi observat. Două grupuri din Germania - Finkelman, Zentel - și alte grupuri au lucrat mult la aceste lucruri. Același lucru poate fi observat sub influența luminii.

Există o mulțime de lucrări pe polimeri fotocromici care conțin un fragment de azobenzen - două inele benzenice legate între ele printr-o legătură dublă NN. Ce se întâmplă când astfel de fragmente moleculare sunt expuse la lumină? Se observă așa-numita izomerizare trans-cis, iar fragmentul în formă de tijă, atunci când este iradiat cu lumină, se transformă într-o formă cis curbată teșită, un fragment îndoit. Acest lucru duce și la faptul că ordinea în sistem scade foarte mult și, așa cum am văzut mai devreme în timpul încălzirii, și în timpul iradierii are loc o reducere a dimensiunilor geometrice, o modificare a formei peliculei, în acest caz am observat o reducere.

În timpul iradierii pot fi realizate diferite tipuri de deformații de îndoire, adică atunci când este iradiată cu lumină UV, se poate realiza o astfel de îndoire a filmului. Când este expus la lumină vizibilă, se observă izomerizarea inversă cis-trans și acest film se extinde. Sunt posibile tot felul de opțiuni - poate depinde de polarizarea luminii incidente. Vorbesc despre asta, deoarece aceasta este acum o zonă destul de populară de cercetare a polimerilor cristalini lichidi. Ei chiar reușesc să facă unele dispozitive pe baza acestui lucru, dar până acum, din păcate, timpii de tranziție sunt destul de lungi, adică viteza este scăzută și, prin urmare, este imposibil să vorbim despre vreo utilizare specifică, dar, cu toate acestea, acestea sunt astfel de mușchi creați artificial, care acționează, lucrează atunci când temperatura se schimbă sau când sunt expuși la lumină de diferite lungimi de undă. Acum aș vrea să vă povestesc puțin despre munca mea direct.

Care este sarcina muncii mele, a laboratorului nostru. Am vorbit deja despre avantajele copolimerizării, posibilitatea de a combina fragmente complet diferite într-un material polimeric și sarcina principală, abordarea principală pentru crearea unor astfel de polimeri cristalini lichidi multifuncționali diferiți este copolimerizarea unei largi varietati de monomeri funcționali, care pot fi mezogene, adică responsabili de formarea fazelor cristaline lichide, chirale (despre chiralitate voi vorbi mai târziu), fotocromatice, adică sunt capabile să se schimbe sub influența luminii, electroactive, care poartă un mare. moment dipol și poate fi reorientat sub influența unui câmp, sunt posibile diferite tipuri de grupuri funcționale care pot, de exemplu, interacționa cu ionii metalici și sunt posibile modificări ale materialului. Și aceasta este o astfel de macromoleculă ipotetică în formă de pieptene desenată aici, dar în realitate obținem copolimeri dubli sau ternari care conțin diferite combinații de fragmente și, în consecință, putem modifica proprietățile optice și alte proprietăți ale acestor materiale folosind diferite influențe, de exemplu , lumină și un câmp electric. Un astfel de exemplu de combinație de chiralitate și fotocromicitate.

Am vorbit deja despre mezofaza colesterică - adevărul este că o structură moleculară elicoidală se formează cu un anumit pas de helix, iar astfel de sisteme au reflexie selectivă a luminii datorită unei astfel de periodicități. Aceasta este o diagramă schematică a unei secțiuni de film: o anumită pasă a helixului și faptul este că reflexia selectivă este legată liniar de pasul helixului - proporțional cu pasul helixului, adică prin modificarea pasului helixului într-un fel sau altul, putem schimba culoarea filmului, lungimea de undă a reflexiei selective. Ce cauzează o astfel de structură cu un anumit grad de răsucire? Pentru ca o astfel de structură să se formeze, fragmentele chirale trebuie introduse în faza nematică.

Chiralitatea moleculară este proprietatea moleculelor de a fi incompatibile cu imaginea lor în oglindă. Cel mai simplu fragment chiral pe care îl avem în fața noastră sunt cele două palme. Ele sunt aproximativ imagini în oglindă una ale altora și nu sunt în niciun fel comparabile. Chiralitatea moleculară introduce într-un sistem nematic capacitatea de a se răsuci și de a forma o spirală. Trebuie spus că încă nu există o teorie clară și bine explicativă a răsucirii spirale, dar, cu toate acestea, se observă.

Există un parametru important, nu mă voi opri asupra lui - aceasta este forța de răsucire și s-a dovedit că forța de răsucire - capacitatea fragmentelor chirale de a forma o structură elicoidală - depinde foarte mult de geometria fragmentelor chirale.

Am obținut copolimeri chiral-fotocromici care conțin un fragment mezogen (prezentat ca un stick albastru) - este responsabil de formarea unei faze cristaline lichide nematice. S-au obținut copolimeri cu fragmente chiral-fotocromice care, pe de o parte, conțin o moleculă (grup) chirală, iar pe de altă parte, un fragment capabil de fotoizomerizare, adică schimbarea geometriei sub influența luminii, iar prin iradierea unor astfel de molecule, inducem izomerizarea trans-cis, modificăm structura fragmentului fotocromic chiral și - ca urmare - capacitatea acestuia de a induce eficiența inducerii helixului colesteric, adică în acest fel putem, de exemplu, desfășurați helixul colesteric sub influența luminii, putem face acest lucru reversibil sau ireversibil. Cum arată un experiment, ce putem implementa?

Avem o secțiune dintr-un film colesteric dintr-un polimer colesteric. Îl putem iradia folosind o mască și inducem local izomerizarea în timpul izomerizării, structura fragmentelor chirale se modifică, capacitatea lor de răsucire scade și se observă desfășurarea locală a helixului și, deoarece se observă desfășurarea helixului; putem modifica lungimea de undă a reflexiei selective a culorii, adică filmele color.

Probele care au fost obținute în laboratorul nostru sunt probe de polimer iradiate printr-o mască. Putem înregistra diferite tipuri de imagini pe astfel de filme. Acest lucru poate fi de interes aplicat, dar aș dori să subliniez că obiectivul principal al lucrării noastre este de a studia influența structurii unor astfel de sisteme asupra designului molecular, asupra sintezei unor astfel de polimeri și asupra proprietăților unor astfel de sisteme. . În plus, am învățat nu numai să controlăm lumina, lungimea de undă a reflexiei selective, ci și să controlăm electricitatea. De exemplu, putem înregistra un fel de imagine color și apoi, prin aplicarea unui câmp electric, să-l schimbăm cumva. Datorită versatilității unor astfel de materiale. Astfel de tranziții - derularea-răsucirea helixului - pot fi reversibile.

Depinde de structura chimică specifică. De exemplu, putem determina ca lungimea de undă a reflexiei selective (de fapt, colorarea) să depindă de numărul de cicluri de înregistrare-ștergere, adică atunci când este iradiată cu lumină ultravioletă, desfășurăm spirala, iar filmul trece de la verde la roșu. , iar apoi îl putem încălzi la o temperatură de 60° și inducem răsucirea inversă. În acest fel puteți implementa multe bucle. In concluzie, as vrea sa revin putin la aspectul estetic al cristalelor lichide si polimerilor cu cristale lichide.

Am arătat și am vorbit puțin despre faza albastră - o structură complexă, foarte interesantă, încă se studiază, acolo se introduc nanoparticule și se văd ce se schimbă acolo, iar în cristalele lichide cu greutate moleculară mică această fază există în unele fracțiuni de grade. (2°-3°, dar nu mai mult), sunt foarte instabile. Este suficient să împingeți puțin proba - și această textură frumoasă, un exemplu din ea este prezentat aici, este distrusă, iar în polimeri în 1994-1995, prin încălzire pentru o lungă perioadă de timp, tragerea de filme la anumite temperaturi, am putut pentru a vedea astfel de texturi frumoase de faze de albastru colesteric, și am reușit fără niciun fel de trucuri (fără a folosi azot lichid) doar să răcesc aceste filme și să observ aceste texturi. Recent am găsit aceste mostre. Au trecut 15 ani – iar aceste texturi au rămas absolut neschimbate, adică structura vicleană a fazelor albastre, ca unele insecte străvechi în chihlimbar, a rămas fixă ​​de mai bine de 10 ani.

Acest lucru este în mod natural convenabil din punct de vedere al cercetării. Putem pune acest lucru într-un microscop cu forță atomică și studiem secțiuni ale unor astfel de filme - este convenabil și frumos. Asta e tot pentru mine. Aș dori să mă refer la literatură.

Prima carte a lui Sonin Anatoly Stepanovici, am citit-o acum mai bine de 20 de ani, 1980, de la editura „Centaur and Nature”, apoi, pe când eram încă școlar, am devenit interesat de cristalele lichide și s-a întâmplat ca Anatoly Stepanovici. Sonin a fost un recenzor al tezei mele. O publicație mai modernă este articolul supervizorului meu științific Valery Petrovich Shibaev „Cristale lichide în chimia vieții”. Există o cantitate imensă de literatură în limba engleză; dacă ai interes și dorință, poți găsi chiar tu o mulțime de lucruri. De exemplu, cartea lui Dierking „Textures of Liquid Crystals”. Am găsit recent o carte care se concentrează pe utilizarea cristalelor lichide în biomedicină, adică dacă cineva este interesat de acest aspect anume, o recomand. Există un e-mail pentru comunicare, o să vă răspund mereu cu plăcere la întrebări și poate vă trimit câteva articole dacă există un asemenea interes. Vă mulțumim pentru atenție.

Discuția prelegerii. Partea 2

Alexey Bobrovsky: A fost necesar să se arate ceva chimie specifică. Aceasta este omisiunea mea. Nu, aceasta este o sinteză organică în mai multe etape. Se iau unele substanțe simple, în baloane seamănă cu o bucătărie chimică, moleculele în timpul unor astfel de reacții sunt combinate în substanțe mai complexe, sunt izolate aproape în fiecare etapă, sunt analizate cumva, se stabilește acordul structurii pe care dorim să o obținem. cu acele date spectrale pe care ni le oferă instrumentele pentru a putea fi siguri că aceasta este substanța de care avem nevoie. Aceasta este o sinteză secvenţială destul de complexă. Bineînțeles, polimerii cristalini lichidi necesită o sinteză și mai multă forță de muncă pentru a se obține. Se pare că diferite pulberi albe fac pulberi portocalii. Un polimer cristalin lichid arată ca o bandă de cauciuc sau este o substanță solidă sinterizată, dar dacă îl încălziți și faceți o peliculă subțire (acest lucru este posibil când este încălzită), atunci această substanță ciudată oferă imagini frumoase la microscop.

Boris Dolgin: Am o întrebare, poate dintr-o zonă diferită, de fapt, poate mai întâi Lev, apoi eu, pentru a nu distrage atenția de la partea faptică.

Lev Moskovkin: M-ai fascinat cu adevărat cu prelegerea de astăzi, pentru mine aceasta este descoperirea a ceva nou. Întrebările sunt simple: cât de puternică este forța musculară? La ce funcționează? Și din ignoranță, ce este textura, cu ce diferă de structură? După prelegerea ta, mi se pare că tot ceea ce este structurat în viață, totul datorită cristalelor lichide, este, de asemenea, reglat în mare măsură de lumină și de un impuls slab. Mulțumesc foarte mult.

Alexey Bobrovsky: Desigur, nu se poate spune că totul este reglat de cristale lichide, desigur, nu este cazul; Există diferite forme de auto-organizare a materiei, iar starea cristalină lichidă este doar una dintre aceste forme de auto-organizare. Cât de puternici sunt mușchii polimeri? Nu cunosc caracteristicile cantitative în comparație cu dispozitivele existente pe bază de fier, aproximativ vorbind, desigur, ele nu sunt atât de puternice, dar vreau să spun că armurile moderne, de exemplu, conțin materialul Kivlar - o fibră care are un tip de lanț principal cu structură cristalină lichidă, un polimer cu grupări mezogene în lanțul principal. În procesul de obținere a acestei fibre, macromoleculele sunt întinse de-a lungul direcției de tragere și se asigură o rezistență foarte mare, aceasta permite realizarea de fibre puternice pentru armătură, actuatori, sau mușchi, în stadiul de dezvoltare, dar forțele pot fi realizate. acolo foarte slab. Diferența dintre textură și structură. Textura este un concept care este folosit de oamenii care sunt implicați în covoare, design de lucruri, unele lucruri vizuale, design artistic, adică este în primul rând un aspect. Este norocos că textura cristalelor lichide, adică o imagine caracteristică, ajută foarte mult la determinarea structurii unui cristal lichid, dar acestea sunt, de fapt, concepte diferite.

Oleg Gromov, : Ai spus că există structuri polimerice cu cristale lichide care au efect fotocromic și sensibilitate electrică și magnetică. Întrebarea este aceasta. Se știe, de asemenea, în mineralogie că Chukhrov a descris formațiunile cristaline lichide de compoziție anorganică în anii 50 și se știe că există polimeri anorganici, prin urmare, întrebarea este: există polimeri cristalini lichidi anorganici și, dacă da, este posibil pentru aceștia; pentru a îndeplini aceste funcții și cum sunt implementate în acest caz?

Alexey Bobrovsky: Răspunsul este mai probabil nu decât da. Chimia organică, proprietatea carbonului de a forma o varietate de compuși diferiți, a făcut posibilă realizarea unui design colosal al diferitelor tipuri de cristale lichide cu molecularitate scăzută, compuși polimerici și, în general, de aceea putem vorbi despre unele fel de diversitate. Acestea sunt sute de mii de substanțe polimerice cu greutate moleculară mică care pot forma o fază lichidă cristalină. În cazul celor anorganici, nu știu despre polimeri, singurul lucru care îmi vine în minte sunt niște suspensii de oxid de vanadiu, care par a fi și ele polimeri, iar structurile lor nu sunt de obicei stabilite cu precizie, iar asta se află la baza etapa de cercetare. Acest lucru s-a dovedit a fi puțin în afara curentului principal al științei, unde toată lumea lucrează la proiectarea cristalelor lichide convenționale organice și, de fapt, pot exista formațiuni de faze de cristale lichide liotrope, atunci când faza este indusă nu de o schimbare a temperatura, dar în primul rând prin prezența unui solvent, adică acestea sunt de obicei nanocristale neapărat alungite, care datorită solventului pot forma o ordine orientativă. Oxidul de vanadiu special preparat oferă acest lucru. Poate nu cunosc alte exemple. Știu că există mai multe astfel de exemple, dar a spune că acesta este un polimer nu este în întregime corect.

Oleg Gromov, Institutul de Biochimie și Chimie Analitică al Academiei Ruse de Științe: Cum ar trebui să luăm în considerare formațiunile cristaline lichide descoperite de Chukhrov și alții în anii 50?

Alexey Bobrovsky: Nu știu, din păcate, această zonă este departe de mine. Din câte știu, mi se pare că este cu siguranță imposibil să vorbim în mod specific despre starea cristalină lichidă, deoarece cuvântul „lichid”, să fiu sincer, nu se aplică polimerilor care sunt în stare sticloasă. Este incorect să spunem că aceasta este o fază lichidă cristalină este corect să spunem „fază lichidă cristalină înghețată”. Probabil asemănarea, ordinea degenerată, când nu există o ordine tridimensională, dar există o ordine bidimensională - acesta este probabil un fenomen general și, dacă te uiți, poți găsi multe locuri. Dacă trimiteți link-uri către astfel de lucrări pe e-mailul meu, vă voi fi foarte recunoscător.

Boris Dolgin: Este foarte bine când reușim să devenim o altă platformă în care oamenii de știință de diferite specialități pot menține contactul.

Alexey Bobrovsky: E minunat

Voce din public: O altă întrebare de amator. Ați spus că polimerii cu cristale lichide fotocromatice au o rată de răspuns relativ scăzută la schimbările din mediu. Care este viteza lor aproximativă?

Alexey Bobrovsky: Vorbim despre răspuns în câteva minute. În cazul expunerii la lumină puternică a peliculelor foarte subțiri, oamenii obțin un al doilea răspuns, dar până acum totul este lent. Există o astfel de problemă. Sunt efecte care au legătură cu altceva (nu am vorbit despre asta): avem o peliculă polimerică și sunt fragmente fotocromatice în el și putem fi expuși la lumină polarizată de o intensitate suficientă, iar această lumină poate provoca difuzie rotațională, adică rotația acestor molecule perpendiculară pe planul de polarizare - există un astfel de efect, a fost descoperit inițial cu mult timp în urmă, acum este și el studiat și fac și asta. Cu o intensitate a luminii suficient de mare, efectele pot fi observate în milisecunde, dar, de obicei, aceasta nu este asociată cu o schimbare a geometriei filmului, ci în interior, în primul rând, se schimbă proprietățile optice.

Alexey Bobrovsky: A existat o încercare de a realiza material pentru înregistrarea informațiilor și au existat astfel de evoluții, dar, din câte știu eu, astfel de materiale nu pot concura cu înregistrările magnetice existente și cu alte materiale anorganice, așa că interesul s-a stins cumva în această direcție, dar acest lucru nu înseamnă că nu se va relua.

Boris Dolgin: Apariția, să zicem, de noi cerințe din cauza a ceva.

Alexey Bobrovsky: Latura utilitară a problemei nu mă interesează prea mult.

Boris Dolgin: Întrebarea mea este parțial legată de ea, dar nu despre cum poate fi folosită, este puțin utilitarist din punct de vedere organizațional. În zona în care lucrezi la departamentul tău și așa mai departe, așa cum am spus, ai proiecte comune, comenzi de la unele structuri de afaceri etc. Cum este structurată în general interacțiunea în acest domeniu: cercetătorul actual, relativ vorbind, un inventator/inginer sau inventator și apoi un inginer, poate diferiți subiecți, apoi, relativ vorbind, un fel de antreprenor care înțelege ce să facă cu el, poate, dar acest lucru este puțin probabil, un investitor care este gata să dea bani unui antreprenor pentru ca acesta să poată implementa acest proiect inovator, așa cum se spune acum? Cum este structurat acest lanț în mediul tău în măsura în care ai intrat cumva în contact cu el?

Alexey Bobrovsky: Nu există încă un astfel de lanț și nu se știe dacă va exista unul. În principiu, forma ideală de finanțare este aceeași cu știința de bază convențională. Daca luam ca baza RFBR-ul si toate astea, despre care s-a discutat de multe ori, pentru ca personal nu as vrea sa fac ceva asa aplicat, o comanda.

Boris Dolgin: De aceea vorbesc despre diferite subiecte și în niciun caz nu spun că un om de știință trebuie să fie inginer, antreprenor și așa mai departe. Vorbesc despre diferite subiecte, despre cum poate fi configurată interacțiunea, despre cum interacțiunea poate funcționa deja.

Alexey Bobrovsky: Avem diverse oferte din exterior, dar acestea sunt în principal companii din Taiwan, Coreea și Asia, pentru diverse tipuri de lucrări legate de utilizarea polimerilor cu cristale lichide pentru diverse aplicații de afișare. Am avut un proiect comun cu Philips, Merck și alții, dar acesta se încadrează în cadrul unui proiect comun - facem o parte a unor lucrări de cercetare și o astfel de rezultate intelectuale sau rezultate sub formă de mostre de polimer fie are o continuare, fie nu, dar de cele mai multe ori se încheie cu un schimb de opinii, un fel de dezvoltare științifică, dar aceasta nu a ajuns încă la nicio aplicație. Serios - este imposibil de spus.

Boris Dolgin: Vi se dă o comandă pentru un fel de cercetare, dezvoltarea unei opțiuni, a unei idei.

Alexey Bobrovsky: În general, da, asta se întâmplă, dar nu îmi place această formă de muncă (sentimentul meu personal). Orice mi-a venit în minte, o fac tot ce îmi stă în putință, și nu pentru că cineva a spus: „Fă așa și așa un film cu asemenea proprietăți”. Nu sunt interesat.

Boris Dolgin: Imaginează-ți o persoană care este interesată de asta. Cum ar putea el, el, care este interesat să-ți rafineze ideile științifice generale pe care le-ai primit din interesul tău altruist, strict științific, cum ar putea interacționa cu tine într-un mod care ar fi cu adevărat interesant pentru amândoi? Ce este această organigramă?

Alexey Bobrovsky: Îmi este greu să răspund.

Boris Dolgin: Seminarii generale? Ce ar putea fi asta? Nu există astfel de încercări - niște ingineri?...

Alexey Bobrovsky: În cadrul unui proiect comun, totul poate fi realizat. Un fel de interacțiune este foarte posibil, dar probabil că nu am înțeles prea bine întrebarea, care este problema?

Boris Dolgin: Până acum problema este lipsa de interacțiune între diferitele tipuri de structuri. Îți pune presiune ca om de știință sau te presează să faci lucruri pe care s-ar putea să nu vrei să le faci. Aceasta e problema.

Alexey Bobrovsky: Aceasta este o problemă de subfinanțare colosală

Boris Dolgin: Imaginați-vă că vor exista fonduri suplimentare, dar acest lucru nu va elimina necesitatea dezvoltării tehnice. Cum poți trece de la tine la tehnologie într-un mod care să te mulțumească?

Alexey Bobrovsky: Adevărul este că știința modernă este destul de deschisă, iar ceea ce fac eu, public - și cu cât mai devreme, cu atât mai bine.

Boris Dolgin: Deci sunteți gata să împărtășiți rezultatele, în speranța că cei care au gust pot profita de el?

Alexey Bobrovsky: Dacă cineva îmi citește articolul și are vreo idee, îi voi fi doar recunoscător. Dacă din această publicație ies dezvoltări concrete, vor exista brevete, bani, pentru numele lui Dumnezeu. Sub această formă, m-aș bucura, dar, din păcate, în realitate se dovedește că totul există în paralel, nu există o astfel de ieșire. Istoria științei arată că există adesea o întârziere în aplicarea specifică după o descoperire fundamentală - mare sau mică.

Boris Dolgin: Sau după ce apare vreo cerere.

Alexey Bobrovsky: Sau așa.

Lev Moskovkin: Am o întrebare puțin provocatoare. Subiectul pe care l-a ridicat Boris este foarte important. Există vreo influență a unei anumite mode aici (asta s-a auzit la una dintre prelegerile de sociologie)? Ai spus că lucrul cu cristale lichide nu este la modă acum. Acest lucru nu înseamnă că, din moment ce nu sunt angajați în ele, atunci nu sunt necesare, poate că acest interes va reveni și, cel mai important...

Boris Dolgin: Adică, Lev ne readuce la întrebarea mecanismelor modei în știință ca într-o anumită comunitate științifică.

Lev Moskovkin: De fapt, Ceaikovski a vorbit și despre acest lucru; A doua întrebare: știu bine cum au fost alese autorități în știință care au știut să generalizeze. Puteți publica materialele dvs. cât de mult doriți, eu personal nu dau peste ele, pentru mine acesta este un întreg strat pe care pur și simplu nu l-am cunoscut. Rezumați în așa fel încât să înțelegem valoarea acestui lucru pentru înțelegerea aceleiași vieți, pentru a înțelege ce altceva putem face. Mulțumesc.

Boris Dolgin: Nu am înțeles a doua întrebare, dar să ne ocupăm de prima deocamdată - despre moda în știință. Care este mecanismul pentru care acest lucru nu este la modă acum, există vreun pericol în asta?

Alexey Bobrovsky: Nu văd niciun pericol. Este clar că problemele legate de finanțare sunt importante, dar, cu toate acestea, mi se pare că în multe privințe știința se bazează acum pe oameni anumiți care au interese personale specifice, interes pentru cutare sau cutare problemă. Este clar că condițiile dictează unele restricții, însă, activitatea unor persoane anume duce la faptul că o anumită zonă se dezvoltă, pe măsură ce se dezvoltă totul. În ciuda faptului că se vorbește multe despre faptul că știința a devenit colectivă. Într-adevăr, acum există proiecte mari, uneori destul de reușite, dar, cu toate acestea, rolul individului în istoria științei este enorm și acum. Interesele și placerile personale joacă un rol important. Este clar că, la fel ca și în cazul cristalelor lichide, o astfel de dezvoltare în electronică a servit ca un mare imbold pentru dezvoltarea cercetării cristalelor lichide, atunci când și-au dat seama că cristalele lichide pot fi folosite și să facă bani din asta, firește, foarte mult. bani au intrat în cercetare. Este clar că o astfel de legătură...

Boris Dolgin: Feedback din partea afacerilor și științei.

Alexey Bobrovsky: ...aceasta este una dintre caracteristicile științei moderne, când o comandă vine de la oameni care câștigă bani și produc un produs - și apoi cercetarea este finanțată și, în consecință, există o schimbare în accent de la ceea ce este interesant la ce este profitabil. Acest lucru are avantajele și dezavantajele sale, dar așa este. Într-adevăr, acum interesul pentru cristalele lichide s-a secat treptat, pentru că tot ce ar putea fi extras este deja produs și totul rămâne de îmbunătățit. Nu stiu, nu m-am gandit niciodata serios la asta, cu toate acestea, exista diverse tipuri de aplicatii de display, in optoelectronica, aplicatii de cristale lichide (lucreaza lumea la asta), ca senzori, pana in punctul in care se lucreaza. cu privire la posibilitatea utilizării cristalelor lichide ca molecule senzori biologice. Deci, în general, cred că interesul pur și simplu nu se va usca, în plus, un val mare de cercetări este asociat cu faptul că au început să fie dați bani pentru nano. În principiu, în ciuda faptului că este o modă atât de populară introducerea nanoparticulelor în cristale lichide, există un număr mare de lucrări, dar printre ele există lucrări bune și interesante legate de acest subiect, adică ce se întâmplă cu nanoobiectele atunci când acestea intră într-un mediu cristalin lichid ce efecte apar. Cred că dezvoltarea este posibilă în ceea ce privește obținerea a tot felul de dispozitive complexe diferite, ceea ce este asociat cu apariția metamaterialelor care au proprietăți optice foarte interesante - acestea sunt structuri neobișnuite care sunt realizate în diferite moduri în combinație cu cristale lichide, apariția de noi efecte optice și noi aplicații este posibilă. În prezent, revizuiesc articole din revista Liquid Crystals, iar nivelul lor scade, iar numărul articolelor bune scade, dar asta nu înseamnă că totul este rău, iar știința cristalelor lichide nu va muri, deoarece este un obiect foarte interesant. Scăderea interesului nu mi se pare un dezastru.

Boris Dolgin: Aici trecem încet la a doua întrebare adresată nouă de Leu. Dacă se naște o teorie fundamental nouă pe baza celei existente, promițând ceva plus pentru cristalele lichide, se pare că interesul va crește imediat.

Alexey Bobrovsky: Este posibil ca acest lucru să se întâmple.

Boris Dolgin: Din câte înțeleg întrebarea, despre asta vorbim: sunt texte intraștiințifice care schimbă treptat ceva în înțelegere, sunt texte inovatoare care se schimbă radical, dar în același timp un fel de interfață între specialiști și societate, Constând probabil din aceiași oameni de știință, dar din alte domenii, există câteva lucrări de generalizare care ne explică, ca și cum ar lipi aceste piese într-un fel de imagine generală. După cum am înțeles, Lev ne-a vorbit despre asta, întrebând cum este ales și cine scrie aceste lucrări de generalizare?

Alexey Bobrovsky: Există un astfel de concept - jurnalismul științific, care nu este foarte dezvoltat la noi, dar există în toată lumea și îmi pot imagina cât de bine este dezvoltat acolo și, totuși, există și aici. Prezenta prelegere publică indică, de asemenea, acest lucru

Boris Dolgin: Nu se poate spune că cineva închide în mod deliberat domeniul de activitate.

Alexey Bobrovsky: Nu, nimeni nu ascunde nimic, dimpotrivă, toți oamenii de știință obișnuiți fac tot posibilul să arate lumii ceea ce au făcut: cât mai repede și cât mai accesibil posibil, cât mai bine posibil. Este clar că cineva poate spune o poveste bună și cineva poate spune o poveste proastă, dar pentru asta sunt jurnaliştii științifici, care pot servi drept transmițător de informații de la oamenii de știință către societate.

Boris Dolgin: Chiar și în vremea sovietică, literatura de știință populară a existat și a existat, de asemenea, un gen special - ficțiune științifică, parțial colecțiile „Drumuri către necunoscut” la începutul anilor ’60, cărți din seria „Eureka”, una dintre primele post- pionierii de război a fost Daniil Danin, care a scris în principal despre fizică. O altă întrebare este că încă mai există oameni de știință care scriu un fel de lucrări de generalizare, popularizează ceva pentru cineva, dar este puțin probabil ca cineva să aleagă cine va scrie și pe cine să citească sau nu. Ceaikovski menționat mai sus scrie ceva, cuiva îi place.

Alexey Bobrovsky: Problema, mi se pare, este aceasta. Cert este că în țara noastră sunt acum catastrofal puțini oameni de știință normali, iar starea științei în sine este mai proastă ca niciodată. Dacă vorbim despre cristale lichide și polimeri cu cristale lichide, atunci acestea sunt laboratoare izolate care deja mor. Este clar că în anii 90 a existat un fel de colaps și coșmar, dar, în general, putem spune că nu există știință despre cristalele lichide în Rusia. Adică – comunitatea științifică, se dovedește că mai des comunic cu oameni care lucrează în străinătate, citesc articole și toate astea, dar practic nu există articole care vin de la noi. Problema este că nu avem știință și nu că nu există lucrări de generalizare în această știință. Puteți generaliza ceea ce se întâmplă în Occident - și asta este minunat, dar nu există nicio bază, nicio legătură importantă, nu există oameni de știință.

Lev Moskovkin: O sa ma lamuresc, desi in principiu totul este corect. Faptul este că mereu ne învârtim în jurul subiectului ultimei prelegeri. Concurența în știință dintre oameni de știință este atât de puternică încât sunt absolut flatat că am văzut-o cu proprii mei ochi și sunt de acord că fiecare om de știință se străduiește să arate lumii realizările sale. Acest lucru este disponibil doar pentru cineva care este o autoritate recunoscută, cum ar fi Timofeev-Resovsky. Acest lucru se făcea în vremea sovietică - se știe cum - și aici există un efect, un exemplu care poate explica multe - efectul caietului verde, care a fost publicat cine știe unde, și nimeni nu își poate aminti ce este această conferință obișnuită. s-a numit, pentru că nicio revistă acum acreditată de Comisia Superioară de Atestare, o revistă academică, nu ar accepta în principiu o asemenea noutate, dar a dat naștere unei noi științe, s-a transformat în știința geneticii, în înțelegerea vieții, iar acest lucru, în general, este deja cunoscut acum. Asta pe vremea sovietică cu sprijin de sus - Timofeev-Resovsky a fost susținut în plenul Comitetului Central al PCUS din competiția colegilor săi, altfel ar fi fost mâncat.

Boris Dolgin: O situație în care statul a terminat o parte semnificativă a științei: fără sprijinul altor baze ale statului era imposibil să scape.

Lev Moskovkin: Există o avalanșă de date în genetică pe care nu există cine să le generalizeze, pentru că nimeni nu are încredere în nimeni și nimeni nu recunoaște autoritatea altora.

Boris Dolgin: De ce?! Am avut să vorbească geneticieni, care au fost ascultați de alți geneticieni și au discutat cu plăcere.

Alexey Bobrovsky: Nu știu ce se întâmplă în genetică, dar în știința pe care o cunosc, situația este absolut inversă. Oamenii care obțin un nou rezultat interesant încearcă imediat să îl publice cât mai repede posibil.

Boris Dolgin: Cel puțin din interesul concurenței - a marca un loc.

Alexey Bobrovsky: Da. Este clar că s-ar putea să nu noteze unele detalii despre metode și așa mai departe, dar de obicei, dacă scrieți un e-mail și întrebați cum ați făcut-o acolo, este doar foarte interesant, totul se deschide complet - și... .

Boris Dolgin: Conform observațiilor dumneavoastră, știința devine din ce în ce mai deschisă.

Alexey Bobrovsky: Cel puțin trăiesc în era științei deschise și asta e bine.

Boris Dolgin: Mulțumesc. Când biologii moleculari ne vorbeau, de obicei ne trimiteau la baze de date destul de deschise și așa mai departe și ne recomandau să-i contactăm.

Alexey Bobrovsky: În fizică există același lucru, există o arhivă în care oamenii pot posta o versiune brută (controversată) a unui articol chiar înainte de a trece printr-o recenzie, dar aici este mai degrabă o luptă pentru viteza de publicare, cu atât cei mai rapid au prioritate. Nu văd nicio închidere. Este clar că asta nu are nicio legătură cu armata închisă și altele, vorbesc despre știință.

Boris Dolgin: Mulțumesc. Mai multe întrebări?

Voce din public: Nu am atât de mult o întrebare, cât o propunere, o idee. Cred că această temă a imaginilor de cristalizare are un mare potențial pentru predarea științei copiilor și tinerilor în școli. Poate că are sens să creați o lecție electronică, concepută pentru 45 de minute, și să o distribuiți școlilor secundare? Acum există plăci electronice, pe care mulți nu le folosesc școlilor; Cred că ar fi bine să le arăți copiilor aceste imagini timp de 45 de minute și apoi, la sfârșit, să le explic cum se face totul. Mi se pare că ar fi interesant să propun o astfel de temă și să o finanțăm cumva.

Alexey Bobrovsky: Sunt gata să ajut dacă se întâmplă ceva. Furnizați, scrieți ceea ce este necesar.

Boris Dolgin: Uimitor. Așa se formează generalizările, așa se ordonează. Amenda. Mulţumesc mult. Alte întrebări creative? Poate că le-a fost dor de cineva, nu-i vedem, după părerea mea, au discutat în mare parte.

Boris Dolgin: Există oameni de știință, nu există știință.

Boris Dolgin: Deci este o condiție necesară sau necesară și suficientă?

Alexey Bobrovsky: Da, daunele sunt ireversibile, timpul s-a pierdut, acest lucru este complet evident și, desigur, sună: „Cum de nu există știință în Rusia?! Cum se face? Acest lucru nu poate fi, există știință, există oameni de știință, există articole.” În primul rând, la nivel de nivel, citesc zilnic reviste științifice. Foarte rar întâlnim articole de autori ruși, realizate în Rusia, despre cristale lichide sau polimeri. Asta pentru că fie nu se întâmplă nimic, fie totul se întâmplă la un nivel atât de scăzut încât oamenii nu sunt capabili să-l publice într-o revistă științifică normală, nimeni nu le cunoaște. Aceasta este o situație absolut teribilă.

Alexey Bobrovsky: Mai mult și mai mult.

Boris Dolgin: Adică problema nu este a autorilor, problema este a științei.

Alexey Bobrovsky: Da, adică nu există, desigur, nicio structură perfectă, care să funcționeze bine sau cel puțin să funcționeze cumva sub numele „Știință” în Rusia. Din fericire, există o deschidere a laboratoarelor care funcționează mai mult sau mai puțin la un nivel normal și sunt implicate în procesul științific general al științei internaționale - aceasta este dezvoltarea capacităților de comunicare prin Internet, în alte moduri, deschiderea granițelor vă permite să nu te simți separat de procesul științific global, ci ce se întâmplă în interiorul țării deci, firesc, nu sunt destui bani, iar dacă mărești finanțarea, este puțin probabil să schimbi ceva, pentru că în paralel cu creșterea finanțării, este necesar pentru a putea examina acele persoane cărora li se dau acești bani. Poți să dai bani, cineva îi va fura, îi va cheltui pe cine știe ce, dar situația nu se va schimba în niciun fel.

Boris Dolgin: Strict vorbind, avem o problemă cu puiul și ouăle. Pe de o parte, nu vom crea știință fără finanțare, pe de altă parte, cu finanțare, dar fără comunitatea științifică, care va oferi o piață pentru expertiză și va asigura o reputație normală, nu vom putea oferi acești bani într-un mod care va ajuta știința.

Alexey Bobrovsky: Cu alte cuvinte, este necesar să se atragă expertiză și evaluări internaționale din partea unor oameni de știință puternici, indiferent de țara în care se află. Desigur, este necesară trecerea la limba engleză a cazurilor de certificare legate de susținerea tezelor de candidați și de doctorat; Cel puțin rezumatele trebuie să fie în limba engleză. Acest lucru este absolut evident și va exista o mișcare în această direcție, poate că se va schimba cumva în bine, și așa - dacă dați bani tuturor... firesc, oameni de știință puternici care vor primi mai mulți bani - ei, desigur, va funcționa mai eficient, dar cei mai mulți bani vor dispărea și nimeni nu știe unde. Aceasta este opinia mea.

Boris Dolgin: Vă rog să-mi spuneți, sunteți un tânăr om de știință, dar sunteți deja doctor în științe, iar tinerii vin la voi într-un alt sens, studenți, oameni de știință mai tineri. Sunt cei care vin după tine?

Alexey Bobrovsky: Lucrez la Universitate și, vrând-nevrând, uneori vreau, alteori nu vreau, supraveghez cursuri, studii de diplomă și studii postuniversitare.

Boris Dolgin: Există viitori oameni de știință printre ei?

Alexey Bobrovsky: A avut deja. Sunt oameni care lucrează destul de reușit pe care i-am supravegheat, de exemplu, care sunt postdoc sau șefi de grupe științifice desigur, vorbim doar de străinătate; Cei pe care i-am condus și au rămas în Rusia, nu lucrează în știință, pentru că au nevoie să-și hrănească familia și să trăiască normal.

Boris Dolgin: Mulțumesc, adică finanțe.

Alexey Bobrovsky: Desigur, finanțarea și salariile nu rezistă criticilor.

Boris Dolgin: Acesta este încă privat...

Alexey Bobrovsky: Nu există niciun secret în asta. Salariul unui cercetător senior cu minim de candidat la universitate este de cincisprezece mii de ruble pe lună. Orice altceva depinde de activitatea omului de știință: dacă este capabil să aibă granturi și proiecte internaționale, atunci primește mai multe, dar poate conta cu siguranță pe cincisprezece mii de ruble pe lună.

Boris Dolgin: Dar un doctorat?

Alexey Bobrovsky: Nu mi-au dat încă unul, nu știu exact cât îmi vor da încă, plus că vor adăuga patru mii.

Boris Dolgin: Granturile menționate sunt un lucru destul de important. Chiar astăzi am publicat știri trimise de un cercetător interesant, dar când a fost pusă întrebarea despre finanțare, ea a vorbit, în special, despre semnificația acestui domeniu și, din nou, ca să nu mai vorbim de publicațiile noastre, ministrul Fursenko spune că supraveghetorii științifici ar trebui să acorde granturi. să-și finanțeze studenții absolvenți și astfel să-i motiveze financiar.

Alexey Bobrovsky: Nu, așa se întâmplă de obicei într-un grup științific bun, dacă o persoană, precum Valery Petrovici Shibaev, șeful laboratorului în care lucrez, are un mare nume binemeritat în lumea științifică, are posibilitatea de a obține granturi si proiecte. De cele mai multe ori, nu ajung cu un salariu „nud” de cincisprezece mii, există întotdeauna niște proiecte, dar nu toată lumea o poate face, aceasta nu este o regulă generală, de aceea toată lumea pleacă.

Boris Dolgin: Adică, liderul trebuie să aibă o autoritate internațională destul de mare și, de asemenea, să fie în flux.

Alexey Bobrovsky: Da, cel mai adesea. Cred că am avut noroc în multe privințe. Elementul de alăturare a unui grup științific puternic a funcționat într-un mod pozitiv.

Boris Dolgin: Aici vedem feedback-ul științei bune și vechi, faptul că a apărut acest grup științific cel mai puternic, datorită căruia ați putut să vă realizați traiectoria. Da, este foarte interesant, mulțumesc. Am ultimul cuvânt.

Voce din public: Nu mă prefac că am ultimul cuvânt. Aș dori să remarc că ceea ce vorbești este absolut de înțeles și nu-l lua ca pe un sport. Vreau să observ că în prelegerea lui Alexey Savvateev s-a spus că nu există deloc știință în America. Punctul lui de vedere este la fel de convingător argumentat ca și al tău. Pe de altă parte, în Rusia știința s-a dezvoltat deosebit de rapid când știința nu a plătit deloc, ci a fost furată în mod activ și astfel de lucruri s-au întâmplat.

Boris Dolgin: Vorbim despre sfârșitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea?

Boris Dolgin: În Germania?

Boris Dolgin: Și când cercetarea lui științifică s-a dezvoltat mai activ...

Voce din public: În Rusia, nu el, ci în Rusia în general, știința s-a dezvoltat cel mai eficient atunci când nu au plătit. Există un astfel de fenomen. Pot să justific asta, acesta nu este un punct de vedere, Boris, acesta este un fapt. De asemenea, vreau să vă spun destul de responsabil - acesta nu mai este un fapt, ci o concluzie - că speranțele dumneavoastră că expertiza internațională și limba engleză vă vor ajuta sunt în zadar, pentru că, lucrând în Duma, văd o competiție acerbă pentru drepturi. și lobby în Duma a legilor unilaterale privind drepturile de autor față de America. Toți atribuie un procent uriaș de proprietate intelectuală, nu sunt deloc interesați să se asigure că armele noastre nu sunt copiate acolo, o fac singuri.

Boris Dolgin: Înțeleg, problema...

Alexey Bobrovsky: Armele și știința sunt lucruri paralele.

Voce din public: Ultimul exemplu: adevărul este că atunci când Zhenya Ananyev, el și cu mine am studiat împreună la Facultatea de Biologie, am descoperit elemente mobile în genomul Drosophila, recunoașterea a venit doar după publicarea în revista „Chromosomes”, dar autoritatea lui Khisin a rupt acest lucru. publicație, pentru că recenzia a fost așa: „în Rusia întunecată nu știu să reproducă ADN-ul”. Mulțumesc.

Boris Dolgin: Ideile despre nivelul cercetării științifice dintr-o anumită țară în absența unui sistem rigid și clar de revizuire a articolelor, atunci când se folosesc idei generale, reprezintă o problemă.

Alexey Bobrovsky: În ceea ce privește limba engleză, totul este foarte simplu - este o limbă științifică internațională. Orice om de știință implicat în știință, de exemplu în Germania, un german își publică aproape toate articolele în engleză. Apropo, multe disertații sunt susținute în limba engleză în Germania, ca să nu mai vorbim de Danemarca și Olanda, fie și doar pentru că acolo sunt mulți străini. Știința este internațională. Din punct de vedere istoric, limba științei este engleza.

Boris Dolgin: S-a întâmplat recent ca limba științei să fie germană.

Alexey Bobrovsky: Relativ recent, dar, cu toate acestea, acum este așa, așa că trecerea la engleză a fost evidentă, cel puțin la nivel de rezumate și chestiuni de certificare, astfel încât oamenii de știință normali occidentali să poată citi aceste rezumate, să dea feedback, să evalueze, pentru a putea ieșiți din mlaștina noastră, altfel totul se va scufunda complet în necunoscut și ceea ce va rămâne este o profanare completă. Se întâmplă deja în multe feluri, dar trebuie să încercăm cumva să ieșim din această mlaștină.

Boris Dolgin: Deschideți geamurile pentru a preveni mirosurile.

Alexey Bobrovsky: Măcar începeți să ventilați.

Boris Dolgin: Bine. Mulțumesc. Aceasta este o rețetă optimistă. De fapt, traiectoria ta inspiră optimism, în ciuda întregului pesimism.

Alexey Bobrovsky: Am deviat din nou de la faptul că ideea principală a prelegerii este să vă demonstrăm cât de frumoase și interesante sunt cristalele lichide. Sper ca tot ce am spus va trezi un oarecare interes. Acum puteți găsi o mulțime de informații despre cristalele lichide, acesta este primul lucru. Și în al doilea rând, indiferent de orice condiții, oamenii de știință vor exista mereu, nimic nu poate opri progresul științific, acest lucru inspiră și optimism, iar istoria arată că întotdeauna există oameni care avansează știința, pentru care știința este mai presus de toate.

În ciclurile „Prelegeri publice „Polit.ru” și „Prelegeri publice „Polit.ua”” s-au susținut următorii vorbitori:

• Leonard Polishchuk. De ce animalele mari au dispărut în Pleistocenul târziu? Răspuns din perspectiva macroecologiei
• Miroslav Marinovici. Antrenamentul spiritual al Gulagului
• Kiril Eskov. Evoluție și autocataliză
• Mihail Sokolov. Cum este gestionată productivitatea științifică. Experiență din Marea Britanie, Germania, Rusia, SUA și Franța
• Oleg Ustenko. Povestea unei crize neterminate
• Grigori Sapov. Manifestul capitalist. Viața și soarta cărții lui L. von Mises „Activitatea umană”
• Alexandru Irvanets. Așa ești tu, unchiule scriitor!
• Vladimir Katanaev. Abordări moderne ale dezvoltării medicamentelor împotriva cancerului
• Vakhtang Kipiani. Samizdat periodic în Ucraina. 1965-1991
• Vitaly Naishul. Adoptarea culturii de către biserică
• Nikolai Kaverin. Pandemiile de gripă în istoria umanității
• Alexandru Filonenko. Teologia la universitate: o revenire?
• Alexey Kondrashev. Biologie evolutivă umană și sănătate
• Serghei Gradirovski. Provocări demografice moderne
• Alexandru Kislov. Clima în trecut, prezent și viitor
• Alexander Auzan, Alexander Paskhaver. Economie: restricții sociale sau rezerve sociale
• Constantin Popadin. Dragoste și mutații dăunătoare sau de ce un păun are nevoie de o coadă lungă?
• Andrei Ostalsky. Provocări și amenințări la adresa libertății de exprimare în lumea modernă
• Leonid Ponomarev. De câtă energie are nevoie o persoană?
• Georges Nivat. Traducerea întunericului: modalități de comunicare între culturi
• Vladimir Gelman. Autoritarismul subnațional în Rusia modernă
• Viaceslav Lihaciov. Frica și dezgustul în Ucraina
• Evgeny Gontmakher. Modernizarea Rusiei: poziția INSOR
• Donald Boudreau. Politica antimonopol în serviciul intereselor private
• Serghei Enikolopov. Psihologia violenței
• Vladimir Kulik. Politica lingvistică a Ucrainei: acțiunile autorităților, opiniile cetățenilor
• Mihail Blinkin. Transport într-un oraș convenabil pentru viață
• Alexey Lidov, Gleb Ivakin. Spațiul sacru al Kievului antic
• Alexey Savvateev. Unde merge economia (și ne conduce)?
• Andrei Portnov. Istoric. Cetăţean. Stat. Experiență de construire a națiunii
• Pavel Plechov. Vulcani și vulcanologie
• Natalia Vysotskaya. Literatura americană contemporană în contextul pluralismului cultural
• Discuție cu Alexander Auzan. Ce este modernizarea în rusă?
• Andrei Portnov. Exerciții cu istorie în ucraineană: rezultate și perspective
• Alexei Lidov. Icoană și iconică în spațiul sacru
• Efim Rachevsky. Școala ca lift social
• Alexandra Gnatyuk. Arhitecții de înțelegere reciprocă polono-ucraineană a perioadei interbelice (1918-1939)
• Vladimir Zaharov. Valuri extreme în natură și în laborator
• Serghei Neklyudov. Literatura ca tradiție
• Iakov Gilinsky. De cealaltă parte a interdicției: punctul de vedere al unui criminolog
• Daniil Alexandrov. Straturile mijlocii în societățile post-sovietice de tranzit
• Tatiana Nefedova, Alexander Nikulin. Rusia rurală: compresie spațială și polarizare socială
• Alexandru Zinchenko. Nasturi de la Harkov. Tot ce nu ne amintim despre Katyn ucraineană
• Alexandru Markov. Rădăcini evolutive ale binelui și răului: bacterii, furnici, oameni
• Mihail Favorov. Vaccinurile, vaccinarea și rolul lor în sănătatea publică
• Vasili Zagnitko. Activitatea vulcanică și tectonică a Pământului: cauze, consecințe, perspective
• Constantin Sonin. Economia crizei financiare. Doi ani mai tarziu
• Constantin Sigov. Cine caută adevărul? „Dicționar european de filosofii”?
• Mykola Ryabchuk. Transformarea ucraineană post-comunistă
• Mihail Gelfand. Bioinformatică: biologie moleculară între eprubetă și computer
• Constantin Severinov. Ereditatea în bacterii: de la Lamarck la Darwin și înapoi
• Mihail Chernysh, Elena Danilova. Oamenii din Shanghai și Sankt Petersburg: o epocă de mari schimbări
• Maria Iudkevici. Unde te-ai născut este locul în care ești util: politica de personal universitar
• Nikolai Andreev. Studii matematice - o nouă formă de tradiție
• Dmitri Bak. Literatura rusă „modernă”: schimbarea canonului
• Serghei Popov. Ipoteze în astrofizică: de ce materia întunecată este mai bună decât OZN-urile?
• Vadim Skuratovsky. Mediul literar Kiev din anii 60 - 70 ai secolului trecut
• Vladimir Dvorkin. Armele strategice ale Rusiei și Americii: probleme de reducere
• Alexei Lidov. Mitul bizantin și identitatea europeană
• Natalia Yakovenko. Conceptul unui nou manual de istorie ucraineană
• Andrei Lankov. Modernizarea în Asia de Est, 1945-2010.
• Serghei Sluch. De ce a avut Stalin nevoie de un pact de neagresiune cu Hitler?
• Guzel Ulumbekova. Lecții din reformele din Rusia în domeniul sănătății
• Andrei Ryabov. Rezultate intermediare și câteva caracteristici ale transformărilor post-sovietice
• Vladimir Chetvernin. Teoria juridică modernă a libertarismului
• Nikolai Dronin. Schimbările climatice globale și Protocolul de la Kyoto: rezultatele deceniului
• Yuri Pivovarov. Rădăcinile istorice ale culturii politice rusești
• Yuri Pivovarov. Evoluția culturii politice rusești
• Pavel Pechenkin. Cinematograful documentar ca tehnologie umanitară
• Vadim Radaev. Revoluție în comerț: impact asupra vieții și consumului
• Alec Epstein. De ce nu doare durerea altora? Memoria și uitarea în Israel și Rusia
• Tatiana Chernigovskaya. Cum credem? Multilingvism și cibernetica creierului
• Serghei Aleksașenko. Anul crizei: ce s-a întâmplat? ce este facut? la ce să te aștepți?
• Vladimir Pastuhov. Forța respingerii reciproce: Rusia și Ucraina - două versiuni ale aceleiași transformări
• Alexandru Iuriev. Psihologia capitalului uman în Rusia
• Andrei Zorin. Educația umanistă în trei sisteme educaționale naționale
• Vladimir Plungian. De ce lingvistica modernă ar trebui să fie lingvistica de corpus
• Nikita Petrov. Natura penală a regimului stalinist: temeiuri juridice
• Andrei Zubov. Căile est-europene și post-sovietice către o revenire la un stat pluralist
• Victor Vakhshtain. Sfârșitul sociologiei: perspective pentru sociologia științei
• Evgheniei Onișcenko. Sprijin competitiv pentru știință: cum se întâmplă în Rusia
• Nikolai Petrov. Mecanica politică rusă și criza
• Alexandru Auzan. Contractul social: o viziune din 2009
• Serghei Guriev. Cum va schimba criza economia mondială și știința economică
• Alexandru Aseev. Orașele academice ca centre de știință, educație și inovare în Rusia modernă

Compania OLENTA vinde o gamă largă de materiale polimerice. Avem întotdeauna disponibile materiale termoplastice de înaltă calitate, inclusiv polimeri cu cristale lichide. Angajații care lucrează la Olenta au studii superioare de specialitate și au o înțelegere excelentă a particularităților producției de polimeri. La noi puteti obtine oricand sfaturi si orice asistenta in ceea ce priveste alegerea materialului si organizarea procesului tehnologic.
Polimerii cristalini lichidi au rigiditate și rezistență foarte ridicate. Fără bliț la proiectare. Recomandat pentru turnare de precizie. Au stabilitate dimensională excelentă. Caracterizat prin timpi de răcire foarte scurti. Se caracterizează printr-o rezistență extrem de scăzută a articulațiilor. Aici veți găsi polimer cu cristale lichide de la Toray. Materialul este produs într-o fabrică din Japonia.

Polimer cu cristale lichide produs de Toray

Umplere	Marca	Descriere	Aplicație
Umplutura din sticla		Polimer de înaltă rezistență, 35% umplut cu sticlă	Microelectronica
Pahar scurt		Polimer cu flux mare, 35% umplut cu sticla	Microelectronica
Sticlă scurtă și minerale		Polimer cu flux foarte mare, 30% umplut cu sticla	Microelectronica
		Polimer antistatic, umplutură 50%.	Microelectronica
Sticla si minerale		Deformare redusă, umplere 50%.	Microelectronica
Minerale		Deformare redusă, umplere de 30%.	Microelectronica

Caracteristicile polimerilor cu cristale lichide

Spre deosebire de compușii polimerici tradiționali, aceste materiale au o serie de proprietăți distinctive. Polimerii cristalini lichidi sunt compuși cu molecul mare care își pot schimba starea sub influența condițiilor externe. Datorită legăturilor moleculare flexibile, un lanț de macromolecule este capabil să-și schimbe forma într-o gamă largă și să formeze o structură cristalină stabilă și durabilă.

Acești polimeri păstrează proprietăți stabile de rezistență până la punctul de topire. Au rezistență chimică foarte mare și proprietăți dielectrice.

Polimerii cu cristale lichide sunt utilizați pe scară largă în producția de componente electronice, vase de gătit rezistente la microunde și instrumente medicale.

Despre firma OLENTA

Firma noastra are o serie de avantaje:

• preturi rezonabile;
• specialiști cu o vastă experiență;
• respectarea strictă a termenelor și acordurilor;
• o gamă largă de materiale plastice structurale;
• cooperarea cu cei mai mari producători de polimeri.

OLENTA furnizează polimeri cu cristale lichide exclusiv de la producători de încredere. Acest lucru nu servește doar ca garanție a unei calități impecabile, ci și minimizează orice risc asociat cu întreruperile aprovizionării sau îndeplinirea necorespunzătoare a obligațiilor.