Шатагина Е. А., Шатагина А. А., Шатагин И. А.

Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Украина

Термо-оптические характеристики структурно-неоднородных прослоек нитробензола

Для немезогенных жидкостей с анизометричной формой молекул на поверхности твердой подложки возможно существование ориентационно упорядоченных полимолекулярных – эпитропно - жидкокристаллических (ЭЖК) слоев жидкости [1]. По последним представлениям организация таких слоев связана с наличием ассоциатов в жидкости при температурах близких к ее кристаллизации.

Одним из примером немезогенов, образующих ЭЖК фазу, являются [2] монозамещенные бензола - анилин, ацетофенон, нитробензол. Так, на диэлектрической подложке (стекло, кварц, сапфир) [3] толщина ЭЖК слоя нитробензола d_s ~ 0,1 мкм, и методом измерения дихроизма собственных интенсивных полос поглощения изменение d_s(Т) с температурой Т установлено [2]. На проводящей подложке (сталь) d_s ~ 1 мкм [4], но исследование d_s(Т) не проводилось.

В настоящей работе установление зависимости d_s(Т) толщины ЭЖК слоя нитробензола на стальной подложке в области температур ∆Т =Т-Т_кр ( 7 - 15 К), близкой к температуре его кристаллизации (Т_кр =278,7 К), проведено уже известным [2] методом измерения оптической анизотропии в клиновидном световоде, модифицированным автоматическим определением азимута угла j_min погасания (АУП). Для этого синхронно с вращением компенсатора подключенной к компьютеру веб-камерой осуществлялась видеосъемка выходной щели световода. Изображение серии последовательных кадров (при положении компенсатора вблизи АУП) видеосъемки, фиксирующей интенсивность прошедшего света, изображено на рис. 1. Номер видеокадра (на рис. 1 – «г») с минимальной интенсивностью (соответствующий искомому j_min) находился специально разработанной программой.

Рис. 1. Последовательность кадров, захваченная программой для нахождения минимума интенсивности (интервал 15 с).

Экспериментальные зависимости сдвига фаз , аппроксимировались, в соответствии с рассмотрением световода в приближении лучевой оптики, функцией вида: (рис. 2), после чего определялась удвоенная толщина 2d_s слоя ЭЖК.

Рис. 2. Экспериментальная зависимость сдвига фаз от обратной ширины световода для нитробензола (Т= 293 К)

На рис. 3 представлена расчетная зависимость толщины ЭЖК слоя нитробензола на стали от ∆Т. В результате опытов установлено, что с повышением температуры равновесная толщина ЭЖК слоев d_s уменьшается, что качественно согласуется с модельными представлениями о природе ЭЖК фазы.

Рис. 3. Расчетная зависимость толщины ЭЖК слоя от ∆Т=Т-Т_плавл для нитробензола на стальной подложке

Литература:

1. Дерягин Б.В., Поповский Ю.М., Алтоиз Б.А. Явление образования гомогенной граничной жидкокристаллической фазы немезогенной жидкости. Научное Открытие. “Открытие СССР”. Диплом N388 // Открытия и изобретения.– 1991.– N12.– С.1.

2. Алтоиз Б. А., Поповский Ю.М. Физика приповерхностных слоев жидкости. – Одесса: Астропринт. – 1996. – 153 с.

3. Дерягин Б.В., Алтоиз Б.А., Никитенко И.И. Epitropic Liquid Crystal layers of Nonmesogens on Qiartz Substrate. // J. Colloid and Interface Science. –1991. –Vol.145. – N2. – P.441-446.

4. Царгородская А. Б., Алтоиз Б. А., Поповский А. Ю. Исследование ориентационной упорядоченности пристенных слоев нитробензола, образованных на металлической поверхности // Физика аэродисперсных систем. – 2000. – №3. – С. 104-107.