Настишин Ю. А. Оптична анізотропія деформованих та дефектних структур в рідких кристалах

Об'єкт дослідження: Особливості оптичної анізотропії в рідкокристалічних зразках з деформованим чи сингулярним полем директора. Методи дослідження: Поляризаційна оптична мікроскопія використовувалася для контролю якості зразків, ідентифікування мезофаз, дослідження дефектів, вимірювання оптичної анізотропії. Метод обертання РК комірки, метод магнітнітного нуля та метод коноскопічного магнітного нуля застосовувалися для вимірювання кута переднахилу директора на поверхні підкладок нематичних комірок. Для виявлення деформацій поля директора в нематичних комірках використовувалася оптична коноскопія. Коефіцієнт зенітального зчеплення визначався такими методами: методом високих полів Йокоями і ван Спранга, RV-методом, методом порогового поля переходу Фредерікса. Метод повного внутрішнього відбивання світла та Аббе рефрактометрія використовувалися для визначення показників заломлення нематиків. Оптична спектроскопія використовувалася для визначення оптичної анізотропіі (двозаломлення та поглинання) зразків.Методом Сенармона вимірювалася оптична фазова затримка деформованих електричним полем нематиків (при визначенні зенітального коефіцієнта зчеплення) та смектика Q. Флюоресцентна конфокальна поляризаційна мікроскопія дала змогу візуалізувати структуру гібридноорієнтованих плівок смектика А в площині, перпендикулярній до підкладок комірки. Атомна силова мікроскопія та електронна скануюча мікроскопія застосовувалися для візуалізації рельєфу підкладок нематичних комірок та оптичних дифузерів, що використовувалися для створення розбіжного лазерного пучка. Структура смектика Q вивчалася дослідженням дифракції рентгенівських променів. Комп'ютеризована реометрія дала інформацію про температурну поведінку реологічних властивостей ізотропної фази ліотропного хромонематика та РК, що володіють переходом холестерик-смектик А. В дисертації розглядаються особливості оптичної анізотропії деформованих та дефектних структур в рідких кристалах. Теоретично і експериментально показано, що внаслідок високої чутливості оптичної анізотропії до неоднорідностей поля директора оптичну коноскопію можна ефективно використовувати для виявлення та характеризації деформацій поля директора в плоских нематичних комірках; приведено комп'ютерно модельовані та експериментально отримані коноскопічні картини деформованих нематиків; запропоновано так званий метод коноскопічного магнітного нуля для вимірювання кута переднахилу та виявлення гібридності поля директора. На основі теоретичних і експериментальних досліджень залежностей оптичної фазової затримки R від прикладеної напруги V в планарних нематичних комірках далеко від переходу Фредерікса запропоновано так званий RV-метод для визначення зенітального коефіцієнта зчеплення W нематика. Значна увага приділена достовірності значень W, отриманих за допомогою методів високих полів. Показано, що поява нефізичних (вольт-залежних та від'ємних) значень W (проблема відома з літератури та зареєстрована нами), пов'язана із внутрішньоплощинними неоднорідностями підкладок комірки; запропоновано процедуру тестування, яка дає змогу уникнути проблеми нефізичних значень коефіцієнта W при його вимірюванні методами високих полів. На добре орієнтованих зразках вперше проведено оптичну характеризацію ліотропних хромонематиків (прозорого матеріалу хромолину та двох поглинаючих (Блакитного 27 та Фіолетового 20)) у видимому діапазоні довжин хвиль світла. Експериментально отримано температурні, концентраційні та дисперсійні залежності двозаломлення та відповідні залежності для коефіцієнтів поглинання (для поглинаючих матеріалів); дані по поглинанню використано для визначення скалярного параметра порядку для нематичної фази Блакитного 27 та його температурної залежності. Результати досліджень статичного та динамічного розсіяння світла в ізотропній фазі хромонематика вказують на зростання довжини хромонічних агрегатів при підході до фазового переходу в нематичну фазу. В роботі проведено дослідження оптичної анізотропії фрусттрованих рідкокристалічних фаз: блакитних фаз та смектика Q. Для блакитних фаз та передперехідної області ізотропної фази проведено дослідження температурних залежностей азимута та еліптичності світла на виході зі зразка та зроблено висновок про те, що одним із механізмів появи оптичної анізотропії в блакитних фазах та в передперехідній області може бути вплив поверхні. Вимірювання двозаломлення іншої фрустрованої фази, смектика Q в поєднанні із даними рентгеноструктурного аналізу дало можливість встановити структуру цієї фази. Оптична характеризація дефектів представлена дослідженнями недосконалостей фокальних конічних доменів (ФКД) в смектику А, вивченням перетворень дефектів при переході з холестерика в TGBA фазу та текстурними дослідженнями зародків баноно-фази В7 при її зародженні з ізотропної фази. Запропоновано моделі структур дефектів.