Холестеричні рідкі кристали (ХРК).

Молекули холестеричних рідких кристалів не мають центра симетрії. Таку молекулу не можна сумістити саму з собою простим накладанням, так само, як праву і ліву руки, тому вони називаються хіральними (від грецького слова ceir – рука). Холестерична структура на молекулярному рівні дуже нагадує нематичну, однак до неї входить, наприклад, один, або декілька асиметрично розташованих атомів вуглецю. Така конфігурація призводить до деякого відхилення напрямку довгої осі молекули в кожному наступному шарі, порівняно з попереднім, яке накопичується в міру проходження шарів так, що відхилення осей молекул утворює загалом спіраль. Якщо рухатись вздовж осі перпендикулярної до площини шарів, то через певну їх кількість орієнтація молекул стає такою самою як і в першому шарі. Отже, молекула обертається навколо осі на 360^о. Віддаль між першим та останнім шаром, у яких молекули спрямовані в одному напрямку, називається кроком спіралі та позначається Р. Рідкокристалічні сполуки утворюють просторову спіраль, тобто структуру, що характеризується гвинтовою віссю симетрії, розташованою нормально до переважаючого напрямку орієнтації молекул (рис. 2.1, б).

Класичним прикладом молекули холестеричного рідкого кристала є молекули ефірів холестерину, загальна формула яких зображена на рис. 2.6, а прикладом речовини, що утворює холестеричний стан, є холестерилбензоат (рис. 2.7).

 

Рис.2.6. Загальна формула молекули ефірів холестерину

 

 

Рис.2.7. Структура молекули холестерилбензоату

 

Холестерики мають великий, порівняно з розміром молекул, крок спіралі Р ₀, який залежить від природи молекул і зовнішнього впливу.

Отже, компоненти директора можна записати у вигляді:

n_x = cos j;

n_y = sin j;

n_z = 0,

де n_x, n_y і n_z – напрям директора, j – кут закручування, який можна виразити через величину хвильового вектора q ₀ спіралі, причому вісь спіралі напрямлена вздовж осі z:

j = q _0· z +const

Періодична спіральна структура ХРК визначає їхню унікальну властивість, а саме, селективне відбивання світла, тобто відбивання світла певних довжин хвиль. Спектральна характеристика світла, відбитого від періодичної спіральної структури ХРК, має максимум (l₀) та півширину (Dl₀), які при нормальному падінні світла описуються формулами:

,

,

де Р ₀ – крок холестеричної спіралі, – середнє значення показника заломлення, – анізотропія показника заломлення рідкокристалічного середовища.

Значення кроку холестеричної спіралі є визначальним з погляду застосування холестеричних РК у пристроях відображення інформації.

 

МАТРИЧНИЙ ГАЗОВИЙ СЕНСОР