Fabricante de polímeros de cristal líquido. Polímeros de cristal líquido

Ministério da Educação e Ciência da Federação Russa

Universidade Federal de Kazan (região do Volga)

Instituto Químico com o nome. A. M. Butlerova

Departamento de Química Inorgânica

Resumo sobre o tema:

« Polímeros de cristal líquido"

Trabalho concluído

aluno do grupo 714

Khikmatova G.Z.

Eu verifiquei o trabalho

Ignatieva K.A.

Kazan-2012.

Introdução………………………………………………………………………………..3

1. Cristais líquidos………………………………………………......

1.1.História da descoberta…………...………………………………………….……...4

1.2. Tipos de fase cristalina………………...…………………….……....7

1.3.Métodos de estudo de cristais líquidos………..……………….…………....11

2. Polímeros de cristal líquido……..…………………………………….13

2.1.Princípios de design molecular de polímeros LC............14

2.2. Principais tipos de polímeros de cristal líquido……………….18

2.3.Estrutura e características das propriedades dos polímeros LC..………………….….20

2.4.Áreas de aplicação….……………………………………………………..

2.4.1. Controle de campo elétrico - o caminho para a obtenção de materiais ópticos de filme fino………………...…………………………21

2.4.2.Polímeros LC colestéricos - filtros espectrozonais e polarizadores circulares…………………………………………………….23

2.4.3.Polímeros LC como meio opticamente ativo controlado para registro de informações…………………………………………………….………………..24

2.4.4.Fibras de super-alta resistência e plásticos auto-reforçados……………………………………………………………………………….25

Literatura usada ………………………………………………….…28

Aplicativo.

Introdução.

A década de 80 na ciência dos polímeros foi marcada pelo nascimento e rápido desenvolvimento de um novo campo - a química e a física dos polímeros cristalinos líquidos. Esta área, que uniu químicos sintéticos, físicos teóricos, físico-químicos clássicos, cientistas e tecnólogos de polímeros, cresceu em uma nova direção intensamente desenvolvida, que muito rapidamente trouxe sucesso prático na criação de fibras químicas de alta resistência, e hoje atrai a atenção de oftalmologistas e especialistas em microeletrônica. Mas o principal não é nem isso, mas o fato de que o estado líquido cristalino em polímeros e sistemas poliméricos, como se viu, não é apenas extremamente comum - muitas centenas de cristais líquidos poliméricos foram descritos hoje - mas também representa um estável estado de fase de equilíbrio de corpos poliméricos.
Há até algum paradoxo nisso. Em 1988, comemorou-se o centenário desde que o botânico austríaco F. Reinitzer descreveu a primeira substância líquida cristalina, o benzoato de colesterila. Na década de 30 do século passado, foi desenvolvida a física dos cristais líquidos orgânicos de baixo peso molecular e, na década de 60, milhões de dispositivos baseados nesses cristais já operavam no mundo. Porém, nas décadas de 60 e 70, a maioria dos cientistas de polímeros não conseguia imaginar, por exemplo, a existência de polímeros cristalinos líquidos termotrópicos do tipo colestérico e, em geral, tais sistemas pareciam ser representantes exóticos de objetos macromoleculares atípicos. E de fato, nos últimos anos houve uma espécie de “explosão” de informações, e hoje ninguém se surpreende com os polímeros cristalinos líquidos liotrópicos e termotrópicos, sintetizados às dezenas todos os meses.

Neste trabalho, eu queria falar sobre quando e como o estado líquido cristalino foi descoberto, o que há de único nos cristais líquidos em comparação com outros objetos, sobre polímeros líquidos cristalinos e por que eles são interessantes e maravilhosos.

Cristais líquidos.

A maioria das substâncias pode existir em apenas três estados de agregação: sólido, líquido e gasoso. Ao alterar a temperatura de uma substância, ela pode ser transferida sequencialmente de um estado para outro. Normalmente, era considerada a estrutura dos sólidos, que incluía cristais e corpos amorfos. Uma característica distintiva dos cristais é a existência neles de ordem de longo alcance e anisotropia de propriedades (exceto para cristais com centro de simetria). Nos sólidos amorfos existe apenas uma ordem de curto alcance e, como consequência, eles são isotrópicos. A ordem de curto alcance também existe em um líquido, mas o líquido tem uma viscosidade muito baixa, ou seja, tem fluidez.

Além dos três estados da matéria listados, existe um quarto, chamado cristal líquido.É intermediário entre o sólido e o líquido e também é chamado estado mesomórfico. Neste estado pode haver um grande número de substâncias orgânicas com moléculas complexas em forma de bastonete ou disco. Neste caso eles são chamados cristais líquidos ou mesofase.

Nesse estado, a substância possui muitas características de um cristal, em particular, é caracterizada pela anisotropia de propriedades mecânicas, elétricas, magnéticas e ópticas, e ao mesmo tempo possui propriedades de um líquido. Assim como os líquidos, eles são fluidos e assumem a forma do recipiente em que são colocados.

Com base nas suas propriedades gerais, os LCs podem ser divididos em dois grandes grupos. Os cristais líquidos que se formam quando as mudanças de temperatura são chamados termotrópico. Cristais líquidos que aparecem em soluções quando sua concentração muda são chamados liotrópico.

1.1. Os cristais líquidos foram descobertos em 1888. O professor austríaco de botânica F. Reinitzer enquanto estudava a nova substância que sintetizou, o benzoato de colesterol, que é um éster de colesterol e ácido benzóico.

Ele descobriu que quando aquecida a 145°, a fase cristalina (pó branco) se transforma em um estranho líquido turvo, e quando aquecida a 179°, uma transição é observada em um líquido transparente comum. Ele tentou purificar essa substância, pois não tinha certeza se continha benzoato de colesterol puro, mas mesmo assim essas duas transições de fase foram reproduzidas. Ele enviou uma amostra dessa substância para seu amigo físico Otto von Lehmann. Lehman estudou cristais comuns, incluindo cristais de plástico, que são macios ao toque e diferentes dos cristais duros comuns. O principal método de estudo foi a microscopia óptica de polarização - um microscópio no qual a luz passa por um polarizador, passa por uma substância e depois por um analisador - por uma fina camada de substância. Quando cristais de uma determinada substância são colocados entre o polarizador e o analisador, é possível ver texturas – imagens características de diferentes substâncias cristalinas – e assim estudar as propriedades ópticas dos cristais. Acontece que Otto von Lehmann o ajudou a entender qual era a razão do estado intermediário, a ilusão. Otto von Lehmann estava seriamente convencido de que todas as propriedades das substâncias cristalinas, os cristais, dependem unicamente da forma das moléculas, ou seja, não importa como estejam localizadas neste cristal, a forma das moléculas é importante. E no caso dos cristais líquidos, ele estava certo - a forma das moléculas determina a capacidade de formar uma fase líquida cristalina (principalmente a forma das moléculas). Em 1888, Reinitzer escreveu que existem cristais cuja suavidade é tal que podem ser chamados de líquidos, então Lehmann escreveu um artigo sobre cristais fluidos, na verdade, ele cunhou o termo cristais líquidos. Verificou-se que os cristais líquidos são muito numerosos e desempenham um papel importante nos processos biológicos. Eles são, por exemplo, parte do cérebro, tecido muscular, nervos e membranas. O termo “cristais líquidos”, baseado no uso conjunto de duas palavras, em certo sentido, opostas – “líquido” e “cristalino”, enraizou-se bem, embora o termo “mesofase”, introduzido pelo físico francês J. Friedel trinta anos após a descoberta de F. Reinitzer, derivada da palavra grega “mesos” (intermediário), é aparentemente mais correta. Essas substâncias representam uma fase intermediária entre o cristalino e o líquido, surgem durante a fusão da fase sólida e existem em uma determinada faixa de temperatura até que, com maior aquecimento, se transformem em um líquido comum. Um episódio histórico importante: nas décadas de 20 e 30, o físico soviético Fredericks estudou a influência de vários campos magnéticos e elétricos nas propriedades ópticas dos cristais líquidos e descobriu uma coisa importante: a orientação das moléculas nos cristais líquidos muda muito facilmente sob a influência de campos externos, e esses campos são muito fracos e mudam muito rapidamente. Desde o final da década de 60, iniciou-se um boom no estudo dos sistemas de cristal líquido e das fases do cristal líquido, e está associado ao fato de terem aprendido a utilizá-los. Primeiro, para sistemas de exibição de informações em relógios digitais eletrônicos comuns, depois em calculadoras e, com o advento da tecnologia de informática, ficou claro que os cristais líquidos podem ser usados ​​ativamente para a fabricação de displays. Naturalmente, tal salto tecnológico estimulou o estudo dos cristais líquidos do ponto de vista da ciência fundamental, mas deve-se notar o quão grande é o intervalo de tempo entre as descobertas científicas relacionadas aos cristais líquidos. Na verdade, as pessoas se interessavam por eles por curiosidade, não havia interesse utilitário, ninguém sabia usá-los e, além disso, naqueles anos (anos 20-30) a teoria da relatividade era muito mais interessante. Aliás, Fredericks foi o divulgador da teoria da relatividade na União Soviética, depois foi reprimido e morreu nos campos. Na verdade, 80 anos se passaram desde a descoberta dos cristais líquidos até que aprenderam a usá-los.

1.2. No processo de estudo dos cristais líquidos, as razões físicas para o quarto estado da matéria tornaram-se claras. O principal deles é a forma não esférica das moléculas. As moléculas nessas substâncias são alongadas em uma direção ou em forma de disco. Essas moléculas estão localizadas ao longo de uma determinada linha ou em um plano selecionado. São conhecidos três tipos principais de fase cristalina: nemático(da palavra grega “nema” - fio), esmético(da palavra grega “smegma” - sabão), colestérico.

Nos cristais líquidos nemáticos, os centros de massa das moléculas estão localizados e se movem caoticamente, como em um líquido, e os eixos das moléculas são paralelos. Assim, a ordem de longo alcance existe apenas no que diz respeito à orientação das moléculas. Na verdade, as moléculas nemáticas realizam não apenas movimentos de translação, mas também vibrações de orientação. Portanto, não há paralelismo estrito da molécula, mas há uma orientação média predominante (Fig. 7.19) A amplitude das vibrações de orientação depende da temperatura. À medida que a temperatura aumenta, ocorrem maiores desvios do paralelismo na orientação e, no ponto de transição de fase, a orientação das moléculas torna-se caótica. Neste caso, o cristal líquido se transforma em um líquido comum.

De maior interesse para aplicações práticas são as substâncias que existem na mesofase nemática à temperatura ambiente. Atualmente, ao preparar misturas de diversas substâncias, os nemáticos são obtidos na região de -20 a +80 graus e até mesmo em uma faixa mais ampla de temperatura.

Para caracterizar a ordem de orientação em cristais líquidos, normalmente são introduzidos dois parâmetros: ordem de orientação de diretor e graduação, também chamado de parâmetro de pedido. O diretor é um vetor unitário I, cuja direção coincide com a direção da orientação média dos longos eixos das moléculas. Nos cristais líquidos nemáticos, o diretor coincide com a direção do eixo óptico. O vetor I caracteriza fenomenologicamente a ordem de longo alcance no arranjo das moléculas. Ele apenas determina a direção da orientação molecular, mas não fornece nenhuma informação sobre quão perfeita é a ordenação da mesofase. A medida da ordem orientacional de longo alcance é parâmetro de ordem S, definido da seguinte forma:S=1/2(3 ² θ -1) (*), onde θ – o ângulo entre o eixo de uma molécula individual e o diretor do cristal líquido. A média em (*) é realizada para todo o conjunto de moléculas. O valor S=1 corresponde à ordem orientacional completa, ou seja, um cristal líquido ideal, e S=0 significa desordem orientacional completa e corresponde a um nemático que se transformou em um líquido isotrópico.

Cristais líquidos colestéricos recebem o nome do colesterol porque na maioria dos casos são ésteres de colesterol. Ao mesmo tempo, além dos ésteres de colesterol, várias outras substâncias também formam a mesofase colestérica. As moléculas de todos os compostos que formam um colestérico contêm um átomo de carbono assimétrico ligado por quatro ligações covalentes a diferentes átomos ou grupos de átomos. Tais moléculas não podem ser combinadas entre si por simples superposição, assim como as mãos esquerda e direita. Eles são chamados quiral moléculas (do antigo hebraico “herdeiro” - mão).

Consistindo em moléculas quirais, os cristais líquidos colestéricos são semelhantes em estrutura aos nemáticos, mas apresentam uma diferença fundamental. Está no fato de que, diferentemente do nemático, a orientação uniforme das moléculas no colestérico é energeticamente desfavorável. As moléculas colestéricas quirais podem ser dispostas paralelamente umas às outras em uma monocamada fina, mas na camada adjacente as moléculas devem ser giradas em um determinado ângulo. A energia deste estado será menor do que com uma orientação uniforme. Em cada camada subsequente, o diretor I, situado no plano da camada, é novamente girado em um pequeno ângulo. Assim, uma ordem helicoidal de moléculas é criada em um cristal líquido colestérico (Fig. 7.20). Essas espirais podem ser esquerda ou direita. O ângulo α entre os vetores I das camadas vizinhas é geralmente centésimos de revolução completa, ou seja, α≈1®. Neste caso, o passo da hélice colestérica R tem vários milhares de angstroms e é comparável ao comprimento de onda da luz na parte visível do espectro. Os cristais líquidos nemáticos podem ser considerados como um caso especial de cristais líquidos colestéricos com passo espiral infinitamente grande (P→∞). A ordem helicoidal das moléculas pode ser destruída por um campo elétrico ou magnético aplicado perpendicularmente ao eixo da hélice.

Os cristais líquidos esméticos são mais ordenados que os nemáticos e colestéricos. Eles são como cristais bidimensionais. Além da ordenação orientacional das moléculas, semelhante à ordenação na nemática, há uma ordenação parcial dos centros de massa das moléculas. Nesse caso, o diretor de cada camada não fica mais no plano da camada, como no colestérico, mas forma com ela um determinado ângulo.

Dependendo da natureza da ordem das moléculas nas camadas, os cristais líquidos esméticos são divididos em dois grupos: esméticos com não estruturais E esméticos com camadas estruturais.

EM cristais líquidos esméticos com camadas não estruturais os centros de massa das moléculas nas camadas estão localizados caoticamente, como em um líquido. As moléculas podem se mover livremente ao longo da camada, mas seus centros de massa estão no mesmo plano. Esses planos, chamados esméticos, estão localizados à mesma distância um do outro, aproximadamente igual ao comprimento da molécula. Na Fig. A Figura 7.21a mostra o arranjo das moléculas nesse esmético. Para o cristal líquido esmético mostrado na figura, o diretor I e a normal n ao plano coincidem em direção. Em outras palavras, os longos eixos das moléculas são perpendiculares às camadas esméticas. Esses cristais líquidos são chamados de esméticos A. Na Fig. A Figura 7.21b mostra um esmético com camadas não estruturais, em que o diretor não é direcionado ao longo da normal à camada, mas forma um certo ângulo com ela. Cristais líquidos com esse arranjo de moléculas são chamados de esméticos C. Em vários cristais líquidos esméticos há um ordenamento mais complexo do que nos esméticos A e C. Um exemplo é o esmético F, cujos detalhes do pedido ainda não foram totalmente estudados.

EM esméticos com camadas estruturais já estamos lidando com ordenação estatística tridimensional. Aqui, os centros de massa das moléculas também estão nas camadas esméticas, mas formam uma rede bidimensional. No entanto, ao contrário das substâncias cristalinas, as camadas podem deslizar livremente umas em relação às outras (como em outros esméticos!). Por causa desse deslizamento livre das camadas, todos os esméticos têm uma sensação de sabão ao toque. Daí seu nome (a palavra grega “smegma” significa sabão).Em vários esméticos, há uma ordenação dos centros de massa das moléculas igual à da esmética B, mas o ângulo entre o diretor I e o normal n ao camadas é diferente de zero. Neste caso, forma-se uma ordenação monoclínica pseudohexagonal. Esses esméticos são chamados de esméticos H. Existem também esméticos D, que estão próximos de uma estrutura cúbica com uma rede de corpo centrado. Dentre os cristais líquidos recém-sintetizados, existem aqueles que não podem ser classificados como nemáticos, colestéricos e esméticos. Geralmente são chamadas de mesofases exóticas. Estes incluem, por exemplo, os chamados cristais líquidos em forma de disco, ou discóticos, que estão sendo intensamente estudados.

1.3. A microscopia de polarização é o primeiro método de estudo de cristais líquidos, ou seja, a partir da imagem que é observada por um pesquisador em um microscópio polarizador de polarizadores cruzados, pode-se avaliar que tipo de mesofase, que tipo de fase líquida cristalina se forma. Este é o quadro característico da fase nemática, cujas moléculas formam apenas uma ordem orientacional. É assim que se parece a fase esmética. Para se ter uma ideia da escala de tudo isso, ou seja, é muito maior que a escala molecular: a largura da imagem é de centenas de mícrons, ou seja, é uma imagem macroscópica, muito maior que o comprimento de onda de luz visível. E analisando essas imagens, pode-se julgar que tipo de estrutura existe. Naturalmente, existem métodos mais precisos para determinar a estrutura e algumas características estruturais dessas mesofases - métodos como análise de difração de raios X, vários tipos de espectroscopia - isso nos permite entender como e por que as moléculas são compactadas de uma forma ou de outra .

A mesofase colestérica é assim - uma das imagens típicas.

Quando a temperatura muda, observa-se uma mudança na refração, então as cores mudam, nos aproximamos da transição - e observa-se uma transição para um derretimento isotrópico, ou seja, tudo escureceu, uma imagem escura é visível nos polarizadores cruzados.

Polímeros de cristal líquido.

Polímeros líquidos cristalinos (LC) são compostos de alto peso molecular capazes de se transformar no estado LC sob certas condições (temperatura, pressão, concentração em solução). O estado LC dos polímeros é um estado de fase de equilíbrio, ocupando uma posição intermediária entre os estados amorfo e cristalino, por isso também é frequentemente chamado de mesomórfico ou mesofase (do grego mesos - intermediário). As características da mesofase são a presença de ordem de orientação no arranjo das macromoléculas (ou seus fragmentos) e anisotropia das propriedades físicas na ausência de influências externas. É muito importante ressaltar que a fase LC é formada espontaneamente, enquanto a ordem orientacional no polímero pode ser facilmente induzida pelo simples estiramento da amostra devido à alta anisodiametria (assimetria) das macromoléculas.

Se os polímeros passam para o estado LC ou mesofase como resultado da ação térmica (aquecimento ou resfriamento), eles são chamados de polímeros LC termotrópicos; se a fase LC é formada quando os polímeros são dissolvidos em certos solventes, eles são chamados de polímeros LC liotrópicos.

Os primeiros cientistas que previram a possibilidade de polímeros formarem uma mesofase foram V.A. Kargin e P. Flory.

Polímeros de cristal líquido (LCPs) são uma classe de termoplásticos exclusivos que contêm principalmente anéis de benzeno em cadeias poliméricas que são estruturas semelhantes a bastonetes organizadas em grandes matrizes paralelas. Eles são termoplásticos termotrópicos (orientados para fusão) altamente cristalinos, naturalmente resistentes ao fogo. Embora sejam semelhantes aos polímeros semicristalinos, os LCPs possuem características próprias e distintas.

Os polímeros semicristalinos tradicionais apresentam uma estrutura caótica (desordenada) quando fundidos, que, à medida que esfria, forma regiões cristalinas altamente ordenadas rodeadas por uma matriz amorfa. As moléculas de LCP permanecem bem ordenadas mesmo em fusão e deslizam facilmente umas pelas outras quando cortadas. Como resultado, apresentam viscosidade de fusão muito baixa, facilitando o preenchimento de paredes muito finas e a reprodução das formas mais complexas. Eles apresentam muito pouco (ou nenhum) encolhimento na direção do fluxo e requerem muito pouco tempo para endurecer ou curar. Para permitir que o processo opere com precisão, muitas empresas de manufatura e projetistas usam polímeros de cristal líquido para produzir peças de paredes finas que podem precisar suportar altas temperaturas.

Vectra E130: marcas elétricas LCP
Os Polímeros de Cristal Líquido (LCPs) Vectra, fabricados pela Ticona (a divisão de polímeros de engenharia da Celanese/Hoechst AG), são termoplásticos termotrópicos (orientados para fusão) altamente cristalinos que podem fornecer dimensões excepcionalmente precisas e estáveis, excelente desempenho em altas temperaturas, alta rigidez e resistência química quando usado para produzir paredes muito finas. O polímero também possui baixo coeficiente de expansão térmica, igual em todas as três dimensões axiais (x,y,z). Ele pode suportar temperaturas de soldagem de montagem em superfície, incluindo aquelas exigidas para soldagem sem chumbo. Tais propriedades levaram ao uso do Vectra LCP para diversas aplicações eletrônicas, como tomadas, bobinas, interruptores, conectores e sensores. Muitas marcas superaram a cerâmica, os termofixos e outros plásticos de alta temperatura sem produzir resíduos de carbono (ou quantidades insignificantes).
Quando a Vaupell Industrial Plastics precisou criar um revestimento interno de caixa de bateria para um dispositivo militar de visão noturna de precisão, ela usou o Vectra E130i LCP para facilitar o desenvolvimento do produto, eliminando virtualmente o encolhimento da moldagem. O produto também proporcionou excelente durabilidade em uma ampla faixa de temperatura.

A junta interna da caixa da bateria é inserida no revestimento externo de alumínio, a distância entre elas não é superior a 0,05 mm. A peça, feita em forma de folha de trevo, tem seção transversal máxima de 5,08 cm, comprimento também de 5,08 cm, paredes abertas na parte inferior e superior têm espessura de 0,56 mm. Uma flange arredondada ao longo de toda a borda superior mantém-no em posição dentro do revestimento externo.

LCPs de alta resistência da próxima geração
A resina de polímero líquido cristalino de próxima geração da DuPont, Zenite LCP, promete maior resistência, rigidez e precisão em conectores de dispositivos eletrônicos e outros componentes moldados. Os testes mostraram que os conectores moldados em Zenite 6130LX oferecem excelente resistência a danos durante a inserção automatizada de pinos e montagem da placa. A nova resina também pode produzir peças com menos deformação, o que melhora o encaixe da peça e aumenta a temperatura na qual ela passa do ponto de escoamento durante a soldagem. Em testes destrutivos da cabeça do backplane, a nova resina produziu um aumento de 21% na resistência à fratura, um aumento de 32% na deflexão antes da falha e um padrão de fratura mais dúctil/menos frágil. Durante o teste, é utilizada uma prensa equipada com uma ferramenta de ponta cônica para separar as paredes dos conectores. A força de fratura e a deflexão da parede foram medidas. Melhorias na resistência e rigidez em relação aos dados padrão também são evidentes para resistência à tração, resistência à tração, módulo de flexão e resistência à flexão.

Classes médicas do Vectra MT LCP
O polímero líquido cristalino do Vectra substituiu o aço inoxidável em diversas aplicações médicas. Alguns graus de Vectra LCP atendem às regulamentações Classe VI da USP e são resistentes a raios gama, autoclaváveis ​​a vapor e à maioria dos métodos de esterilização química.

4.2.2. Estados vítreos e altamente elásticos de polímeros

O estado vítreo é uma das formas do estado sólido dos polímeros amorfos, que se caracteriza por pequenas deformações elásticas com elevados valores do módulo de elasticidade E≈2,2·10 3 -5·10 3 MPa. Essas deformações estão associadas a uma ligeira mudança nas distâncias entre os átomos e nos ângulos de ligação da cadeia principal.

O estado altamente elástico é caracterizado por grandes deformações reversíveis (até 600-800%) e baixos valores do módulo de elasticidade do polímero (0,2-2 MPa). O alongamento de um polímero durante uma deformação altamente elástica é acompanhado pela liberação de energia na forma de calor, enquanto a contração é acompanhada por compressão. O módulo de elasticidade de um polímero deformável aumenta com o aumento da temperatura, enquanto o módulo de elasticidade no estado vítreo diminui. A deformação altamente elástica ocorre ao longo do tempo, pois é causada pelo movimento dos segmentos e, portanto, é um processo cinético-molecular de relaxamento.

A natureza da força elástica que surge durante a deformação de polímeros em estados vítreos e altamente elásticos é discutida na Seção. 2.2.1. No primeiro caso, está associado a uma mudança na energia interna, no segundo - entropia. O mecanismo molecular de elasticidade entrópica associado à restauração dos tamanhos mais prováveis ​​de bobinas macromoleculares é discutido em detalhes na Seção. 2.2.

O estado altamente elástico manifesta-se mais claramente em borrachas “reticuladas”, ou seja, borracha Em polímeros lineares, a deformação irreversível se sobrepõe à deformação reversível, ou seja, fluxo. Um estado altamente elástico pode ser observado em polímeros em diversas faixas de temperatura - de -100 a 200 °C. O uso técnico de materiais altamente elásticos está relacionado às suas propriedades de absorção de choque e baixo módulo de elasticidade.

Quando expostos a uma força periódica externa de alta frequência, os polímeros que estão em um estado altamente elástico podem se transformar em um estado de deformação elástico-duro que não está associado ao “congelamento” da mobilidade dos segmentos (Tabela 4.1). Este tipo de transição vítrea em campos de força em temperaturas acima da temperatura de transição vítrea estrutural é chamada de transição vítrea mecânica. A natureza deste fenômeno foi discutida anteriormente na seção. 2.3.4.

A transição vítrea de polímeros é um processo de relaxamento. Está associado ao relaxamento, ou seja, movendo segmentos de macromoléculas contendo 5-20 átomos da cadeia principal (dependendo de sua flexibilidade). Este processo tem um caráter cooperativo pronunciado.

Durante a transição vítrea, ocorre uma mudança abrupta na capacidade calorífica, no coeficiente de temperatura de expansão volumétrica e no coeficiente de compressibilidade térmica, enquanto apenas uma torção é observada nas curvas de volume específico, entalpia e entropia. Em T T s as segundas derivadas da função de Gibbs

mudar abruptamente, o que é um sinal de uma transição de fase de segunda ordem. Apesar disso, a transição vítrea não é uma transição de fase,

Tabela 4.1 Temperatura de transição vítrea, fator estérico (flexibilidade) σ e segmento de Kuhn de diversas classes de polímeros

uma vez que leva a um estado metaestável de não equilíbrio do sistema. Isto é confirmado por uma série de características cinéticas:

uma diminuição monótona e ilimitada da temperatura de transição vítrea com uma diminuição da taxa de resfriamento e vice-versa;

na direção oposta da mudança na capacidade térmica durante a transição vítrea e uma transição de fase de segunda ordem (durante a transição vítrea, a capacidade térmica diminui).

Normalmente, a temperatura de transição vítrea muda em aproximadamente 3 °C quando a taxa de resfriamento muda por um fator de 10, e somente em alguns casos ela pode mudar em 10-15 °C. Bartenev propôs uma fórmula para calcular a temperatura de transição vítrea em diferentes taxas de mudança de temperatura:

onde c é a constante do material; co - taxa de aquecimento em °C/s.

Teorias da transição vítrea. A mobilidade de qualquer unidade cinética é determinada pelo tempo de relaxamento t, que, de acordo com a fórmula (2.93), depende exponencialmente da energia de ativação. Foi demonstrado que com a diminuição da temperatura, a energia de ativação para a movimentação dos segmentos aumenta rapidamente, o que está associado à diminuição do volume livre do polímero e ao aumento do sistema de relaxamento cooperativo. Durante a transição vítrea, o volume livre atinge um valor mínimo e o movimento dos segmentos para. O volume livre do polímero Vst é determinado pela expressão:

onde V é o volume total, ou seja, volume real do corpo polimérico; V 3 - volume ocupado igual ao volume das macromoléculas. O volume livre é distribuído por todo o polímero na forma de microporos, cuja origem está associada à heterogeneidade da estrutura.

A mudança no volume corporal durante o aquecimento é caracterizada pelo coeficiente

extensões. Em T > T c, a mudança no volume do polímero é determinada principalmente pela mudança no volume livre; o coeficiente de expansão para esta região é denotado como 1. Em T< Т с свободный объем изменяется в существенно меньшей степени (рис. 4.6), изменение объема полимера в этой области происходит по закону, характерному для твердых кристаллических тел с коэффициентом объемного расширения 2 . Величина ∆= 1 - 2 имеет физический смысл коэффициента температурного расширения свободного объема. Она связана с температурой стеклования полимеров эмпирическим уравнением Бойера-Симхи:

Na teoria de Gibbs e Di Marzio, o processo de transição vítrea de um polímero é considerado sob a perspectiva do estado termodinâmico do sistema, determinado pelo número de conformações possíveis da macromolécula. Supõe-se que possíveis formas de orientação das unidades da cadeia podem ser reduzidas a dois casos extremos correspondendo a altos valores de energia ε 1 e baixos ε 2 dos confórmeros. Em relação ao modelo de isômeros rotacionais da cadeia, o primeiro pode ser atribuído aos isômeros ±gauche, o segundo aos isômeros trans. Em T > T c o polímero é caracterizado por um grande conjunto conformacional e entropia conformacional molar significativa S K . À medida que a temperatura diminui, a intensidade do movimento térmico dos segmentos diminui, ou seja, flexibilidade da cadeia, portanto, as conformações correspondentes a grandes (ε 1) valores de energia interna são congeladas e S K diminui. A uma certa temperatura T = T 2, a transição das conformações trans para “+” ou “-” gauche torna-se impossível e o movimento térmico dos segmentos cessa. Isso significa que ∆S K = 0, se aplicarmos a fórmula de Boltzmann para calcular a entropia conformacional e assumirmos que a probabilidade termodinâmica é igual ao número de conformação.

Como T2 é a temperatura na qual o excesso de entropia de um líquido super-resfriado (neste caso, um polímero amorfo) em comparação com um cristal se torna zero, a transição vítrea na teoria de Gibbs-Di Marzio é considerada uma transição de fase de segunda ordem. Na verdade, durante a transição vítrea, alguns sinais formais de tal transição são observados - um salto na capacidade térmica, uma mudança brusca no coeficiente de expansão volumétrica, etc. Além disso, foi demonstrado que durante a transição vítrea, uma redistribuição de gauche e ocorre isômeros trans, conforme proposto de acordo com a teoria de Gibbs-Dee Marzio. Na prática descobriu-se que T c > T 2 sempre. Portanto, os autores da teoria assumiram que T 2 = T c apenas em taxas de resfriamento de polímeros infinitesimais, quando os fenômenos de relaxação em polímeros são reduzidos ao mínimo. Mas mesmo sob esta condição, é incorreto identificar a transição vítrea com uma transição de fase de segunda ordem, porque a transição vítrea fixa um estado metaestável, cuja entropia em qualquer temperatura é maior que a entropia do estado cristalino. Assim, deve-se considerar que existem duas transições independentes em T 2 e T c, que se correlacionam entre si. A teoria termodinâmica da transição vítrea foi desenvolvida nos trabalhos de Adam e Gibbs.

Teoria cinética da transição vítrea. Para polímeros polares com fortes interações intermoleculares, bons resultados são obtidos pela teoria de Zhurkov, uma das primeiras teorias de transição vítrea. De acordo com esta teoria, a transição vítrea do polímero, ou seja, a cessação do movimento térmico dos segmentos se deve à formação de uma rede espacial de ligações coesivas intermoleculares fracas - dipolo, doador-aceitador (incluindo hidrogênio).

A energia da interação intermolecular depende pouco da temperatura, enquanto a energia do movimento térmico das unidades é proporcional ao kT. À medida que a temperatura diminui, a energia do movimento térmico diminui e, quando se revela insuficiente para superar as forças de interação intermolecular, forma-se uma rede de ligações intermoleculares, ou seja, transição de vidro Nesse caso, para a transição para o estado vítreo, basta “congelar” a mobilidade dos segmentos de Kuhn, enquanto o movimento dos demais elementos estruturais - elos, substituintes laterais - é preservado.

A formação de ligações intermoleculares durante a transição para um estado vítreo para vários polímeros polares - poliamidas, álcool polivinílico, gelatina - foi comprovada por espectroscopia de infravermelho. De acordo com a teoria de Zhurkov, com o aumento da polaridade do polímero e, conseqüentemente, da rigidez da cadeia, o valor da temperatura de transição vítrea aumenta (Fig. 4.7).

O bloqueio de grupos polares de polímeros pela introdução de pequenas adições de compostos de baixo peso molecular leva a uma diminuição na interação intermacromolecular e, consequentemente, na temperatura de transição vítrea. Dados experimentais confirmam esta posição.

Com base no exposto, é óbvio que a temperatura de transição vítrea dependerá principalmente dos fatores que determinam a flexibilidade da cadeia e a possibilidade de transições conformacionais. A flexibilidade da cadeia é determinada pela natureza das ligações na cadeia principal, bem como pelo volume e polaridade dos substituintes nesta cadeia. Sabe-se, por exemplo, que a introdução de ligações éter numa cadeia aumenta a sua flexibilidade, e grupos amida - diminui-a. Assim, no primeiro caso a temperatura de transição vítrea diminui, no segundo aumenta (ver Tabela 4.1). A influência de um deputado manifesta-se mais frequentemente da seguinte forma:

os chamados substituintes não deformáveis ​​em massa aumentam a temperatura de transição vítrea, por exemplo, para poliestireno e polivinilnaftaleno é de 100 °C e 211 °C, respectivamente;

grupos laterais flexíveis diminuem a temperatura de transição vítrea, por exemplo, acrilato de polimetila e acrilato de polibutila têm uma temperatura de transição vítrea de 2°C e -40°C, respectivamente;

Um aumento na polaridade do substituinte leva a uma diminuição na flexibilidade da cadeia devido à restrição da liberdade de sua rotação e, como consequência, a um aumento na temperatura de transição vítrea.

Como mencionado acima, na região de valores de baixo peso molecular, este último afeta a temperatura de transição vítrea do polímero. Isso é explicado pelo aumento do volume livre do polímero contendo cadeias curtas, uma vez que suas extremidades impedem o empacotamento denso das macromoléculas. O excesso de volume livre de um polímero de baixo peso molecular leva ao fato de que transições conformacionais de macromoléculas podem ocorrer em temperaturas mais baixas em comparação com um polímero de peso molecular mais alto.

No caso de polímeros reticulados, ocorre o fenômeno oposto - a reticulação “une” as macromoléculas, o que leva a uma diminuição do volume livre e a um aumento na temperatura de transição vítrea do polímero “reticulado” em comparação com o linear.

Publicamos a transcrição de uma palestra de um pesquisador sênior do Departamento de Compostos Macromoleculares da Faculdade de Química da Universidade Estadual de Moscou, professor associado, Doutor em Ciências Químicas, laureado com o Prêmio Presidencial da Federação Russa para Jovens Cientistas em 2009 , Alexey Bobrovsky, proferido em 2 de dezembro de 2010 no Museu Politécnico no âmbito do projeto “Palestras Públicas Polit. RU".

Veja também:

Texto da palestra. Parte 1

Boa noite! Gostaria de fazer algumas alterações no regulamento: a palestra consiste em duas partes: primeiro cristais líquidos, depois polímeros de cristais líquidos, por isso gostaria de sugerir fazer algumas perguntas após a primeira parte. Será mais fácil.

Gostaria de dizer que a principal tarefa que me propus na preparação para esta palestra não é tanto carregá-los com uma abundância de informações sobre cristais líquidos e seu uso, mas sim interessá-los de alguma forma pelos cristais líquidos, para dar-lhe alguns conceitos iniciais: o que são e mostram o quão bonitos e interessantes são, não do ponto de vista utilitário (onde podem ser usados), mas do ponto de vista da ciência e da arte (quão bonitos são em si). Plano do meu relatório.

Em primeiro lugar, direi quando e como o estado líquido cristalino foi descoberto, o que torna os cristais líquidos únicos em comparação com outros objetos, e na segunda parte do meu relatório falarei sobre polímeros líquidos cristalinos e por que eles são interessantes e maravilhosos .

Todos sabem que na maioria das substâncias as moléculas formam um estado cristalino, as moléculas formam uma rede cristalina tridimensional, ordenada em três dimensões, e quando aquecidas a uma determinada temperatura, observa-se uma transição de fase de um estado ordenado tridimensional para um estado líquido desordenado e com aquecimento adicional - para um estado gasoso . Descobriu-se que existem algumas fases intermediárias que possuem o estado agregado de um líquido, mas, mesmo assim, possuem alguma ordem: não tridimensional, mas bidimensional ou alguma outra ordem degenerada. Vou agora explicar do que estamos falando.

O primeiro relato de um estado incomum da matéria - o estado líquido cristalino da matéria, embora esse termo não existisse naquela época - ocorreu em 1888. De acordo com alguns outros dados, um estado tão incomum da substância foi registrado em 1850, mas é geralmente aceito que em 1888 Friedrich Reinitzer, um cientista austríaco, examinou a substância benzoato de colesteril - um derivado do colesterol - e descobriu que quando aquecido a 145°, a fase cristalina (pó branco) se transforma em um estranho líquido turvo e, após aquecimento adicional a 179°, observa-se uma transição para um líquido transparente comum. Ele tentou purificar essa substância, pois não tinha certeza se continha benzoato de colesterol puro, mas mesmo assim essas duas transições de fase foram reproduzidas. Ele enviou uma amostra dessa substância para seu amigo físico Otto von Lehmann. Lehman estudou cristais comuns, incluindo cristais de plástico, que são macios ao toque e diferentes dos cristais duros comuns. O principal método de estudo foi a microscopia óptica de polarização - um microscópio no qual a luz passa por um polarizador, passa por uma substância e depois por um analisador - por uma fina camada de substância. Quando cristais de uma determinada substância são colocados entre o polarizador e o analisador, é possível ver texturas – imagens características de diferentes substâncias cristalinas – e assim estudar as propriedades ópticas dos cristais. Acontece que Otto von Lehmann o ajudou a entender qual era a razão do estado intermediário, a ilusão. Otto von Lehmann estava seriamente convencido de que todas as propriedades das substâncias cristalinas, os cristais, dependem unicamente da forma das moléculas, ou seja, não importa como estejam localizadas neste cristal, a forma das moléculas é importante. E no caso dos cristais líquidos, ele estava certo - a forma das moléculas determina a capacidade de formar uma fase líquida cristalina (principalmente a forma das moléculas). Gostaria de falar aqui sobre as principais etapas históricas do estudo dos cristais líquidos, as mais importantes na minha opinião.

Em 1888, Reinitzer escreveu que existem cristais cuja suavidade é tal que podem ser chamados de líquidos, então Lehmann escreveu um artigo sobre cristais fluidos, na verdade, ele cunhou o termo cristais líquidos. Um episódio histórico importante: nas décadas de 20 e 30, o físico soviético Fredericks estudou a influência de vários campos magnéticos e elétricos nas propriedades ópticas dos cristais líquidos e descobriu uma coisa importante: a orientação das moléculas nos cristais líquidos muda muito facilmente sob a influência de campos externos, e esses campos são muito fracos e mudam muito rapidamente. Desde o final da década de 60, iniciou-se um boom no estudo dos sistemas de cristal líquido e das fases do cristal líquido, e está associado ao fato de terem aprendido a utilizá-los. Primeiro, para sistemas de exibição de informações em relógios digitais eletrônicos comuns, depois em calculadoras e, com o advento da tecnologia de informática, ficou claro que os cristais líquidos podem ser usados ​​ativamente para a fabricação de displays. Naturalmente, tal salto tecnológico estimulou o estudo dos cristais líquidos do ponto de vista da ciência fundamental, mas gostaria de salientar o quão grande é o intervalo de tempo entre as descobertas científicas relacionadas aos cristais líquidos. Na verdade, as pessoas se interessavam por eles por curiosidade, não havia interesse utilitário, ninguém sabia usá-los e, além disso, naqueles anos (anos 20-30) a teoria da relatividade era muito mais interessante. Aliás, Fredericks foi o divulgador da teoria da relatividade na União Soviética, depois foi reprimido e morreu nos campos. Na verdade, 80 anos se passaram desde a descoberta dos cristais líquidos até que aprenderam a usá-los. Costumo dar este exemplo quando falo sobre as peculiaridades do financiamento da ciência.

Gostaria de me deter nos principais tipos de fase líquida cristalina. Como funciona a mesofase, nomeadamente a fase líquida cristalina?

Normalmente, a fase líquido cristalina é formada por moléculas que possuem formato de bastonete ou disco, ou seja, possuem anisometria de forma, principalmente bastonetes ou discos. Você pode imaginar um bom experimento que seja fácil de configurar: se você colocar palitos aleatoriamente em uma caixa e sacudi-la, então, como resultado dessa agitação, você notará que os próprios palitos estão empilhados em paralelo, que é como o nemático mais simples fase está organizada. Existe uma ordem orientacional ao longo de uma determinada direção, mas o centro de massa das moléculas está desordenado. Existem fases muito mais complexas, por exemplo, do tipo esmético, quando o centro de massa está em planos, ou seja, tais fases em camadas. A fase colestérica é muito interessante: sua ordem local é a mesma da nemática, há uma ordem orientacional, mas a uma distância de centenas de nanômetros forma-se uma estrutura helicoidal com uma certa direção de torção, e o aparecimento de essa fase se deve ao fato das moléculas serem quirais, ou seja, é necessária a quiralidade molecular (explicarei o que é isso mais tarde) para formar tal torção helicoidal. Esta fase também possui propriedades interessantes, como a nemática, e também pode encontrar alguma aplicação. As fases de que falei são as mais simples. Existem as chamadas fases azuis.

Vou me alongar um pouco sobre eles quando falar de polímeros, isso tem um pouco a ver com o meu trabalho. Aqui, essas linhas indicam a direção de orientação das moléculas, e o principal elemento estrutural de tais fases são os cilindros nos quais a orientação dos longos eixos das moléculas muda habilmente, ou seja, no centro deste cilindro a orientação é ao longo o eixo do cilindro e, à medida que se afasta para a periferia, observa-se uma rotação. Estas fases são muito interessantes do ponto de vista da estrutura, muito bonitas num microscópio polarizador, e é importante notar que no caso de cristais líquidos de baixo peso molecular estas fases existem em alguns décimos de grau, no máximo 2 -3° de temperatura, e no caso dos polímeros consegui capturar essas estruturas interessantes, e falarei sobre isso mais tarde. Um pouco de química. Como são as estruturas das moléculas de cristal líquido?

Geralmente há uma porção aromática de 2-3 anéis de benzeno, às vezes pode haver dois anéis aromáticos ligados diretamente, pode haver uma porção de ligação. É importante que este fragmento seja alongado, ou seja, seu comprimento seja maior que sua largura, e que seja bastante rígido, sendo possível a rotação em torno de um longo eixo, mas durante essa rotação a forma permanece alongada. Isto é muito importante para a formação da fase de cristal líquido. A presença de caudas flexíveis na molécula é importante - são várias caudas alquílicas, e a presença de vários substituintes polares é importante. Isto é importante para a aplicação, pois cria momentos dipolares e a capacidade de reorientação em campos externos, ou seja, esta molécula é composta por duas partes principais: um fragmento mesogênico com algum substituinte (polar ou apolar) e uma cauda flexível que pode dobrar. Por que é necessário? Ele atua como um plastificante interno, porque se você pegar moléculas rígidas, elas se cristalizarão - elas formarão um cristal tridimensional sem nenhuma mesofase, sem fases cristalinas líquidas, e a cauda flexível muitas vezes ajuda a formar uma fase intermediária entre o cristal e um líquido isotrópico comum. Outro tipo de moléculas são moléculas em forma de disco. Aqui está a estrutura geral de tais discos, que também podem formar mesafases, mas possuem uma estrutura completamente diferente das fases baseadas em moléculas alongadas. Gostaria de enfatizar como os cristais líquidos são lindos sob um microscópio polarizador.

A microscopia de polarização é o primeiro método de estudo de cristais líquidos, ou seja, a partir da imagem que é observada por um pesquisador em um microscópio polarizador de polarizadores cruzados, pode-se avaliar que tipo de mesofase, que tipo de fase líquida cristalina se forma. Este é o quadro característico da fase nemática, cujas moléculas formam apenas uma ordem orientacional. É assim que se parece a fase esmética. Para se ter uma ideia da escala de tudo isso, ou seja, é muito maior que a escala molecular: a largura da imagem é de centenas de mícrons, ou seja, é uma imagem macroscópica, muito maior que o comprimento de onda de luz visível. E analisando essas imagens, pode-se julgar que tipo de estrutura existe. Naturalmente, existem métodos mais precisos para determinar a estrutura e algumas características estruturais dessas mesofases - métodos como análise de difração de raios X, vários tipos de espectroscopia - isso nos permite entender como e por que as moléculas são compactadas de uma forma ou de outra .

Outro tipo de imagem é uma solução concentrada de pequenos fragmentos de DNA (solução aquosa) - tal imagem foi obtida na Universidade do Colorado. De um modo geral, a importância e as características da formação de fases líquidas cristalinas em objetos biológicos é um tema para uma grande discussão à parte, e não sou especialista nisso, mas posso dizer que muitos polímeros de natureza biológica podem produzir um líquido fase cristalina, mas esta é geralmente uma fase cristalina líquida liotrópica, ou seja, é importante que um solvente, como a água, esteja presente para que esta fase líquida cristalina se forme. Estas são as fotos que recebi.

É assim que se parece a mesofase colestérica - uma das imagens típicas. Gostaria de mostrar como são lindas as transições de fase: quando a temperatura muda, podemos observar uma transição de fase.

Quando a temperatura muda, observa-se uma mudança na refração, então as cores mudam, nos aproximamos da transição - e observa-se uma transição para um derretimento isotrópico, ou seja, tudo escureceu, uma imagem escura é visível nos polarizadores cruzados.

Em outro caso, é um pouco mais complicado: a princípio é visível uma imagem escura, mas a natureza nos engana, as moléculas são simplesmente orientadas para que pareçam um fundido isotrópico, mas havia uma fase líquida cristalina. Aqui está a transição para outra fase líquida cristalina - após o resfriamento, mudanças mais ordenadas na orientação. A cor vermelha está associada a uma estrutura helicoidal com um certo passo da hélice, e o passo da hélice muda, a hélice torce, então há uma mudança nas cores. Várias revelações são visíveis, ou seja, a espiral está se torcendo, e agora em algum ponto será observada a cristalização desta amostra, tudo isso ficará azul. Mostro isso pelo fato de que um dos meus motivos pessoais para estudar, por exemplo, cristais líquidos é a sua beleza, olho-os com prazer através de um microscópio, tenho a felicidade de fazer isso todos os dias, e o interesse estético é apoiado pelo interesse científico. Agora vai haver cristalização, tudo acontece em tempo real. Não tenho sinos e assobios, é uma saboneteira comum montada em um microscópio, então a qualidade é adequada. Aqui crescem as esferulitas deste composto. Este composto foi sintetizado para nós por químicos na República Checa. (Nós também sintetizamos compostos de LCD.) É preciso dizer um pouco sobre por que eles são amplamente utilizados.

Cada um de nós carrega consigo uma pequena quantidade de cristais líquidos, porque todos os monitores de celulares são baseados em cristais líquidos, sem falar nos monitores de computador, displays, monitores de televisão e na séria concorrência de monitores de plasma e monitores de LED em geral - então, como até onde eu sei (não sou especialista nisso), não. Os cristais líquidos são estáveis ​​e não requerem muita voltagem para mudar a imagem - isso é muito importante. Uma importante combinação é observada nos cristais líquidos, a chamada anisotropia de propriedades, ou seja, a dissimilaridade de propriedades em diferentes direções do meio, sua baixa viscosidade, ou seja, fluidez, é possível criar algum tipo de óptica dispositivo que comutaria e reagiria com um tempo de comutação característico de milissegundos ou mesmo microssegundos é quando o olho não percebe a velocidade dessa mudança, por isso é possível a existência de LCDs e telas de televisão, e altíssima sensibilidade a campos externos. Esses efeitos foram descobertos antes de Fredericks, mas foram estudados por ele, e a transição de orientação da qual falarei agora é chamada de transição de Fredericks. Como funciona um simples mostrador de relógio digital e por que os cristais líquidos são tão amplamente usados?

O aparelho fica assim: há uma camada de cristal líquido; os bastões representam a direção de orientação na molécula de cristal líquido, claro que não estão em escala, são muito menores que o resto dos elementos do design, existem dois polarizadores, eles são cruzados de tal forma que se não houvesse não camada de cristal líquido, a luz não passaria através deles. Existem substratos de vidro sobre os quais é aplicada uma fina camada condutora para que um campo elétrico possa ser aplicado; Existe também uma camada tão complicada que orienta as moléculas de cristal líquido de uma certa maneira, e a orientação é definida de tal forma que no substrato superior as moléculas são orientadas em uma direção, e no outro substrato - na direção perpendicular , ou seja, é organizada uma orientação de torção das moléculas de cristal líquido, de modo que a luz, ao incidir sobre um polarizador, é polarizada - entra em um meio líquido cristalino, e o plano de sua polarização gira seguindo a orientação do líquido molécula de cristal - estas são as propriedades das moléculas de cristal líquido. E, consequentemente, pelo fato de girar 90° na polarização plana, a luz passa por essa geometria com calma, e se for aplicado um campo elétrico, as moléculas se alinham ao longo do campo elétrico, e portanto a luz polarizada não muda sua polarização e não pode passar por outro polarizador. É assim que aparece uma imagem escura. Na verdade, utiliza-se um espelho em um relógio de pulso e podem ser feitos segmentos que permitem visualizar alguma imagem. Esse é o esquema mais simples, claro, os monitores de cristal líquido são estruturas muito mais complexas, multicamadas, as camadas costumam ser muito finas - de dezenas de nanômetros a mícrons - mas o princípio é basicamente o mesmo, e essa transição é quando o a orientação das moléculas muda ao longo do campo elétrico ou magnético (os monitores usam um campo elétrico porque é mais fácil) é chamada de transição (efeito) de Fredericks e é usada ativamente em todos esses dispositivos. O primeiro protótipo é um display nemático no mostrador.

E esta é uma imagem que ilustra quão pequeno é o campo elétrico necessário para reorientar uma molécula de cristal líquido. Na verdade, trata-se de uma célula galvânica composta por duas batatas como eletrólito, ou seja, é necessária uma tensão muito pequena na região de 1V para tal reorientação, por isso essas substâncias são tão utilizadas. Outra aplicação, e estamos falando de cristais líquidos colestéricos, dos quais falarei mais detalhadamente, se deve ao fato de serem capazes de mudar de cor dependendo da temperatura.

Isso se deve aos diferentes passos da espiral, sendo possível visualizar, por exemplo, a distribuição da temperatura. Terminei de falar sobre cristais líquidos de moléculas pequenas e estou pronto para ouvir suas perguntas sobre eles antes de passar para os cristais líquidos poliméricos.

Discussão da palestra. Parte 1

Tatiana Sukhanova, Instituto de Química Bioorgânica: Responda à pergunta do amador: em que faixa a cor dos cristais líquidos muda e como isso depende de sua estrutura?

Alexei Bobrovsky: Estamos falando de cristais líquidos colestéricos. Aqui a cor muda dependendo do passo da hélice colestérica. Existem colestéricos que refletem seletivamente a luz na região UV, respectivamente, região invisível, e existem colestéricos que refletem seletivamente a luz devido a essa periodicidade na região do infravermelho, ou seja, estamos falando de mícrons, dezenas de mícrons, e em o caso das imagens coloridas, que mostrei na microscopia óptica polarizada, é mais complicado aí, e a cor se deve ao fato de que a luz polarizada, o plano de polarização de um cristal líquido, gira de forma diferente, e isso depende do Comprimento de onda. Existe uma gama complexa de cores, e toda a gama visível é coberta, ou seja, você pode conseguir obter uma variedade de cores.

Boris Dolgin: Você pode nos contar um pouco mais sobre a vida?

Alexei Bobrovsky: Sobre a vida? Especificamente sobre o papel dos cristais líquidos na biologia?

Boris Dolgin: Sim.

Alexei Bobrovsky: Infelizmente, este não é o meu assunto. Vou te dar um link para o livro no final. Em primeiro lugar, quando falam sobre a ligação dos cristais líquidos na biologia, falam sobre como eles podem ser usados ​​​​na medicina - existem muitas opções diferentes. Nas membranas celulares lipídicas, o estado líquido cristalino ocorre a temperaturas biológicas razoáveis.

Boris Dolgin: E isso não é um artefato, mas sim uma pesquisa adicional.

Alexei Bobrovsky: Sim. Parece-me que o papel do estado líquido cristalino ainda não é realmente conhecido, e por vezes há evidências de que o ADN numa célula pode existir num estado líquido cristalino, mas este é um tema para pesquisas futuras. Este não é meu campo de ciência. Estou mais interessado em polímeros sintéticos cristalinos líquidos, dos quais falarei mais adiante.

Boris Dolgin: Os polímeros LCD são completamente artificiais?

Alexei Bobrovsky: Sim, quase tudo é artificial. A coloração de, por exemplo, alguns besouros e borboletas é devida a esses cristais naturais não líquidos, mas a um estado cristalino líquido congelado devido a polímeros biológicos quitinosos. Foi assim que a evolução descobriu que a coloração não se deve aos pigmentos, mas à estrutura astuta dos polímeros.

Mikhail Potanin: Tenho uma pergunta sobre a sensibilidade magnética dos cristais líquidos. Quão sensíveis são eles aos campos magnéticos da Terra? É possível fazer bússolas com eles?

Alexei Bobrovsky: Não, você não pode. Infelizmente, foi isso que aconteceu. O que determina a sensibilidade dos cristais líquidos? Existe o conceito de suscetibilidade diamagnética e constante dielétrica, e no caso de um campo elétrico tudo é muito mais conveniente e melhor, ou seja, basta aplicar realmente 1 V nessa célula de cristal líquido - e tudo ficará reorientado, e no caso de um campo magnético estamos falando de teslas - tais intensidades de campo são incomparavelmente superiores à intensidade do campo magnético da Terra,

Lev Moskovkin: Posso ter uma pergunta completamente amadora. A palestra é absolutamente encantadora, a satisfação estética é grande, mas a apresentação em si é menos. As fotos que você mostrou lembram o núcleo - também são esteticamente ativas - e a reação de Jabotinsky, embora suas fotos não sejam cíclicas. Obrigado.

Alexei Bobrovsky: Não estou pronto para responder a esta pergunta. Isso precisa ser analisado na literatura. Em polímeros e cristais líquidos existe uma teoria de “escalonamento”, ou seja, auto-similaridade. Acho difícil responder a esta pergunta; não sou competente neste tópico.

Natália: Agora os Prémios Nobel estão a ser atribuídos a cientistas russos. Na sua opinião, Fredericks, se tivesse permanecido vivo, poderia ter recebido este prêmio? Em geral, algum dos cientistas que trabalharam neste tema recebeu o Prêmio Nobel?

Alexei Bobrovsky: Acho, claro, que Fredericks seria o primeiro candidato. Ele morreu em um campo durante a guerra. Se ele tivesse vivido até 1968-1970, teria sido o primeiro candidato ao Prêmio Nobel - isso é bastante óbvio. Ainda um grande físico, mas não foi premiado (estamos falando de nossos cientistas), - Tsvetkov é o fundador da escola de físicos em São Petersburgo, infelizmente, ela desmoronou em um grau ou outro. A questão de quem recebeu o Prémio Nobel para os cristais líquidos não foi especificamente considerada ou estudada, mas, na minha opinião, apenas Paul de Gennes recebeu o Prémio Nobel para polímeros e cristais líquidos.

Boris Dolgin: A moda de estudar cristais líquidos acabou para sempre?

Alexei Bobrovsky: Sim, claro, não há mais excitação, porque muita coisa já está clara com a mesofase mais simples (fase cristalina líquida nemática), e é claro que é a mais ideal para uso. Ainda existe algum interesse em fases mais complexas, pois algumas vantagens podem ser obtidas em relação à bem estudada, mas o número de publicações sobre o estado líquido cristalino está caindo.

Boris Dolgin: Ou seja, você não vê nenhum salto qualitativo na compreensão, nenhuma zona onde haveria um mistério global.

Alexei Bobrovsky: Acho melhor não fazer previsões, porque tudo pode acontecer. A ciência nem sempre se desenvolve de forma consistente. Às vezes há saltos estranhos, por isso não me comprometo a fazer previsões.

Konstantin Ivanovich: Eu gostaria de saber o quão seguros eles são para a vida humana.

Alexei Bobrovsky: Pessoas que fabricam telas LCD passam por testes de segurança. Se você beber um litro de cristal líquido, provavelmente sentirá enjôo, mas como são usados ​​miligramas, não há perigo sério. Isso é muito mais seguro do que mercúrio quebrado e vazando de um termômetro. Isso é completamente incomparável em termos de danos. Estão surgindo agora pesquisas sobre a reciclagem de cristais líquidos. Ouvi um relatório onde este problema está a ser levado a sério, que já existe uma grande quantidade de sucata e como pode ser recuperada, mas os problemas para o ambiente são mínimos. Eles estão seguros.

Boris Dolgin: Teve uma coisa muito interessante no final. Se você imaginar um monitor LCD usado e assim por diante. O que acontecerá com ele a seguir, o que está acontecendo? Como é eliminado - ou não é eliminado, ou de alguma forma se decompõe ou permanece?

Alexei Bobrovsky: Acho que as moléculas de cristal líquido são a primeira coisa que se decompõe sob influências externas.

Boris Dolgin: Então não há nenhuma especificidade particular aqui?

Alexei Bobrovsky: Claro que não. Acho que os problemas de reciclagem de plásticos e polímeros são muito mais complicados.

Oleg: Por favor, diga-me o que determina a faixa de temperatura das fases líquidas cristalinas? Como você sabe, todos os monitores modernos operam em uma ampla faixa de temperatura. Como isso foi conseguido e por quais propriedades e estrutura da matéria elas são determinadas?

Alexei Bobrovsky: Ótima pergunta. Na verdade, os compostos comuns, a maioria dos compostos orgânicos que são sintetizados individualmente, têm temperaturas como mostrei, o benzoato de colesteril funde a 140°, depois a decomposição isotrópica a 170°. Existem substâncias individuais que têm um ponto de fusão baixo, próximo da temperatura ambiente, e se transformam num líquido isotrópico comum em torno de 50°, mas para atingir uma faixa de temperatura tão ampla, até temperaturas abaixo de zero, foi necessário fazer misturas. Composições mistas convencionais de diferentes substâncias, quando misturadas, seu ponto de fusão é bastante reduzido. Que truque. Normalmente são séries homólogas, o que se usa nas exibições é um derivado bifenílico, onde não há X e um substituinte nitrila, e caudas de comprimentos diferentes são tomadas como caudas alquílicas, e uma mistura de 5-7 componentes permite diminuir o ponto de fusão abaixo de 0°, deixando a temperatura de clarificação, ou seja, a transição do líquido cristalino para a fase isotrópica, acima de 60° - esse é um truque.

Texto da palestra. Parte 2

Em primeiro lugar, gostaria de dizer o que são polímeros.

Polímeros são compostos obtidos por repetição repetida, ou seja, ligação química de unidades idênticas - no caso mais simples, idênticas, como no caso do polietileno, são unidades CH 2 ligadas entre si em uma única cadeia. É claro que existem moléculas mais complexas, até moléculas de DNA, cuja estrutura não se repete e está organizada de forma muito complexa.

Os principais tipos de topologia polimérica: as moléculas mais simples são moléculas de cadeia linear, existem polímeros ramificados em forma de pente. Polímeros em forma de pente têm desempenhado um papel importante na preparação de polímeros líquidos cristalinos. Os policatenanos ligados em anel em forma de estrela têm uma variedade de formatos moleculares. Quando a pesquisa do estado líquido cristalino estava em pleno andamento, quando os cristais líquidos estavam sendo estudados, surgiu uma ideia: é possível combinar as propriedades ópticas únicas dos cristais líquidos com as boas propriedades mecânicas dos polímeros - a capacidade de formar revestimentos, filmes e alguns produtos? E o que me veio à mente em 1974 (houve a primeira publicação) - no final dos anos 60 - início dos anos 70 começaram a propor diferentes abordagens para a produção de polímeros líquidos cristalinos.

Uma abordagem é anexar moléculas em forma de bastão a uma macromolécula linear, mas descobriu-se que tais polímeros não formam uma fase líquida cristalina - são vidros frágeis comuns, que quando aquecidos começam a se decompor e não dão nada . Então, paralelamente, em dois laboratórios (falarei sobre isso com mais detalhes posteriormente), foi proposta uma abordagem para fixar tais moléculas em forma de bastonete à cadeia principal do polímero por meio de espaçadores flexíveis - ou desacoplamentos, em russo. E então acontece o seguinte: há uma ligeira autonomia entre a cadeia polimérica principal, ela ocorre em grande parte de forma independente, e o comportamento das moléculas em forma de bastonete, ou seja, a cadeia polimérica principal não interfere na formação da forma em forma de bastonete fragmentos da fase líquida cristalina.

Esta abordagem revelou-se muito frutífera e, paralelamente, em dois laboratórios - no laboratório de Nikolai Alfredovich Plate na União Soviética e no laboratório de Ringsdorf - tal abordagem foi proposta de forma independente, e estou feliz por trabalhar agora no laboratório de Valery Petrovich Shibaev na Faculdade de Química da Universidade Estadual de Moscou, ou seja, trabalho no laboratório onde tudo isso foi inventado. Naturalmente, houve disputas sobre prioridades, mas tudo isto não tem importância.

Principais tipos de polímeros de cristal líquido. Não falarei sobre essas cadeias principais ou sobre os grupos principais da cadeia polimérica principal (este é um tipo de polímeros), falarei principalmente sobre polímeros cristalinos líquidos em forma de pente, nos quais os fragmentos em forma de bastonete estão conectados ao cadeia principal através de um desacoplador alifático flexível.

Uma vantagem importante da abordagem de criação de polímeros líquidos cristalinos do ponto de vista de síntese e combinação de diferentes propriedades é a possibilidade de obtenção de homopolímeros. Ou seja, você pega um monômero que é capaz de formar uma molécula em cadeia, por exemplo, devido a uma ligação dupla, esquematicamente representada aqui, e você pode obter um homopolímero, ou seja, um polímero cujas moléculas consistem em fragmentos idênticos em forma de bastonete , ou você pode fazer copolímeros combinando dois fragmentos diferentes - ambos podem formar uma mesofase, ou podem combinar fragmentos não mesogênicos com fragmentos mesogênicos, e descobrimos que temos a capacidade de forçar quimicamente componentes diferentes a estarem no mesmo sistema polimérico. Em outras palavras, se tentássemos misturar tal monômero com tal monômero sem ligação química, eles dariam duas fases separadas, e ao ligá-los quimicamente, nós os forçaríamos a estar no mesmo sistema, e então mostrarei por que isso é bom.

Uma importante vantagem e diferença entre cristais líquidos poliméricos e cristais líquidos de baixo peso molecular é a possibilidade de formar um estado vítreo. Se você olhar a escala de temperatura: temos uma fase isotrópica em altas temperaturas, quando a temperatura diminui, forma-se uma fase líquida cristalina (nessas condições o polímero parece um líquido muito viscoso), e quando resfriado, uma transição para um estado vítreo é observado. Essa temperatura geralmente está próxima ou ligeiramente acima da temperatura ambiente, mas isso depende da estrutura química. Assim, ao contrário dos compostos de baixo peso molecular, que são líquidos ou entram no estado cristalino, a estrutura muda. No caso dos polímeros, essa estrutura acaba ficando congelada em estado vítreo, que pode persistir por décadas, e isso é importante do ponto de vista da aplicação, por exemplo, para registrar o armazenamento de informações, podemos alterar o estrutura e orientação da molécula, fragmentos da molécula e congelá-los à temperatura ambiente. Esta é uma importante diferença e vantagem dos polímeros em relação aos compostos de baixo peso molecular. Para que mais servem os polímeros?

Este vídeo demonstra um elastômero de cristal líquido, ou seja, parece um elástico que se contrai quando aquecido e se expande quando resfriado. Este trabalho foi retirado da Internet. Este não é meu trabalho, aqui está uma imagem acelerada, ou seja, na realidade, infelizmente, essa transição é observada em dezenas de minutos. Por que isso está acontecendo? O que é um elastômero de cristal líquido, que possui uma temperatura de transição vítrea bastante baixa, ou seja, está em um estado elástico à temperatura ambiente, mas as macromoléculas estão reticuladas, e se sintetizarmos um filme na fase líquido cristalina, então a cadeia polimérica repete ligeiramente a orientação dos grupos mesogênicos, e se a aquecermos, os grupos mesogênicos entram em um estado desordenado e, conseqüentemente, transferem as cadeias poliméricas principais para um estado desordenado, e a anisometria das bobinas macromoleculares muda. Isso leva ao fato de que durante o aquecimento, durante a transição da fase mesofase para a fase isotrópica, é observada uma mudança nas dimensões geométricas da amostra devido a uma mudança na forma das bobinas poliméricas. No caso de cristais líquidos de baixo peso molecular, isto não pode ser observado. Dois grupos na Alemanha – Finkelman, Zentel – e outros grupos trabalharam muito nestas coisas. O mesmo pode ser observado sob a influência da luz.

Existem muitos trabalhos sobre polímeros fotocrômicos que contêm um fragmento de azobenzeno - dois anéis de benzeno conectados entre si por uma ligação dupla NN. O que acontece quando esses fragmentos moleculares são expostos à luz? Observa-se a chamada isomerização trans-cis, e o fragmento em forma de bastonete, quando irradiado com luz, transforma-se em uma forma cis curva e chanfrada, um fragmento dobrado. Isso também leva ao fato de que a ordem no sistema diminui muito, e assim como vimos anteriormente durante o aquecimento, também durante a irradiação há uma redução nas dimensões geométricas, uma mudança na forma do filme, neste caso observamos uma redução.

Vários tipos de deformações por flexão podem ser realizados durante a irradiação, ou seja, quando irradiado com luz UV, tal flexão do filme pode ser realizada. Quando exposto à luz visível, observa-se isomerização cis-trans reversa e esse filme se expande. Todos os tipos de opções são possíveis - pode depender da polarização da luz incidente. Estou falando sobre isso porque esta é agora uma área de pesquisa bastante popular em polímeros cristalinos líquidos. Eles até conseguem fazer alguns aparelhos baseados nisso, mas até agora, infelizmente, os tempos de transição são bastante longos, ou seja, a velocidade é baixa, e portanto é impossível falar em algum uso específico, mas, mesmo assim, estes são tais músculos criados artificialmente, que agem, funcionam quando a temperatura muda ou quando expostos à luz de diferentes comprimentos de onda. Agora gostaria de contar um pouco diretamente sobre meu trabalho.

Qual é a tarefa do meu trabalho, nosso laboratório. Já falei sobre as vantagens da copolimerização, a possibilidade de combinar fragmentos completamente diferentes em um material polimérico, e a tarefa principal, a principal abordagem para criar esses diferentes polímeros cristalinos líquidos multifuncionais é a copolimerização de uma ampla variedade de monômeros funcionais, que podem ser mesogênicos, ou seja, responsáveis ​​​​pela formação de polímeros líquidos cristalinos, fases, quirais (falarei sobre quiralidade mais tarde), fotocrômicas, ou seja, são capazes de mudar sob a influência da luz, eletroativas, que carregam um grande momento dipolar e pode ser reorientado sob a influência de um campo, vários tipos de grupos funcionais que podem, por exemplo, interagir com íons metálicos, e mudanças no material são possíveis. E esta é uma macromolécula hipotética em forma de pente desenhada aqui, mas na realidade obtemos copolímeros duplos ou ternários que contêm diferentes combinações de fragmentos e, consequentemente, podemos alterar as propriedades ópticas e outras desses materiais usando diferentes influências, por exemplo , luz e um campo elétrico. Um exemplo de combinação de quiralidade e fotocromicidade.

Já falei sobre a mesofase colestérica - o fato é que se forma uma estrutura molecular helicoidal com certo passo de hélice, e tais sistemas possuem reflexão seletiva da luz devido a essa periodicidade. Este é um diagrama esquemático de uma seção de filme: um certo passo de hélice, e o fato é que a reflexão seletiva está linearmente relacionada ao passo da hélice - proporcional ao passo da hélice, ou seja, alterando o passo da hélice de uma forma ou de outra, podemos mudar a cor do filme, o comprimento de onda da reflexão seletiva. O que faz com que tal estrutura tenha um certo grau de torção? Para que tal estrutura se forme, fragmentos quirais devem ser introduzidos na fase nemática.

A quiralidade molecular é a propriedade das moléculas de serem incompatíveis com sua imagem espelhada. O fragmento quiral mais simples que temos diante de nós são as nossas duas palmas. Eles são aproximadamente imagens espelhadas um do outro e não são de forma alguma comparáveis. A quiralidade molecular introduz em um sistema nemático a capacidade de torcer e formar uma hélice. É preciso dizer que ainda não existe uma teoria clara e bem explicada da torção em espiral, mas, mesmo assim, ela é observada.

Há um parâmetro importante, não vou insistir nele - esta é a força de torção, e descobriu-se que a força de torção - a capacidade dos fragmentos quirais de formar uma estrutura helicoidal - depende fortemente da geometria dos fragmentos quirais.

Obtivemos copolímeros quiral-fotocrômicos que contêm um fragmento mesogênico (mostrado como um bastão azul) - responsável pela formação de uma fase líquida cristalina nemática. Foram obtidos copolímeros com fragmentos quiral-fotocrômicos que, por um lado, contêm uma molécula quiral (grupo) e, por outro lado, um fragmento capaz de fotoisomerização, ou seja, alterar a geometria sob a influência da luz, e ao irradiar tais moléculas, induzimos a isomerização trans -cis, alteramos a estrutura do fragmento fotocrômico quiral e - como resultado - sua capacidade de induzir a eficiência de indução da hélice colestérica, ou seja, desta forma podemos, por exemplo, desenrolar a hélice colestérica sob a influência da luz, podemos fazer isso de forma reversível ou irreversível. Como é um experimento, o que podemos implementar?

Temos uma seção de filme colestérico de polímero colestérico. Podemos irradiá-lo usando uma máscara e induzir localmente a isomerização; durante a isomerização, a estrutura dos fragmentos quirais muda, sua capacidade de torção diminui e o desenrolamento local da hélice é observado, e como o desenrolamento da hélice é observado, podemos alterar o comprimento de onda da reflexão seletiva da cor, ou seja, dos filmes coloridos.

As amostras obtidas em nosso laboratório são amostras de polímeros irradiadas através de uma máscara. Podemos gravar vários tipos de imagens nesses filmes. Isto pode ser de interesse aplicado, mas gostaria de salientar que o foco principal do nosso trabalho é estudar a influência da estrutura de tais sistemas no design molecular, na síntese de tais polímeros e nas propriedades de tais sistemas. . Além disso, aprendemos não apenas a controlar a luz, o comprimento de onda da reflexão seletiva, mas também a controlar a eletricidade. Por exemplo, podemos gravar algum tipo de imagem colorida e então, aplicando um campo elétrico, alterá-la de alguma forma. Devido à versatilidade de tais materiais. Tais transições - desenrolamento-torção da hélice - podem ser reversíveis.

Depende da estrutura química específica. Por exemplo, podemos fazer com que o comprimento de onda da reflexão seletiva (na verdade, da coloração) dependa do número de ciclos de apagamento de gravação, ou seja, quando irradiados com luz ultravioleta, desenrolamos a espiral e o filme passa de verde para vermelho , e então podemos aquecê-lo a uma temperatura de 60° e induzir torção reversa. Desta forma você pode implementar muitos loops. Concluindo, gostaria de voltar um pouco ao aspecto estético dos cristais líquidos e dos polímeros de cristais líquidos.

Mostrei e falei um pouco sobre a fase azul - uma estrutura complexa, muito interessante, ainda estão sendo estudadas, nanopartículas são introduzidas ali e eles veem o que muda ali, e nos cristais líquidos de baixo peso molecular essa fase existe em algumas frações de graus (2°-3°, mas não mais), são muito instáveis. Basta empurrar um pouco a amostra - e essa textura linda, um exemplo dela é mostrado aqui, é destruída, e nos polímeros em 1994-1995, aquecendo por muito tempo, queimando filmes em certas temperaturas, consegui ver texturas tão lindas de fases azuis colestéricas, e consegui sem nenhum truque (sem usar nitrogênio líquido) apenas resfriar esses filmes e observar essas texturas. Recentemente encontrei essas amostras. 15 anos se passaram - e essas texturas permaneceram absolutamente inalteradas, ou seja, a estrutura astuta das fases azuis, como alguns insetos antigos no âmbar, permaneceu fixa por mais de 10 anos.

Isto é naturalmente conveniente do ponto de vista da pesquisa. Podemos colocar isso em um microscópio de força atômica e estudar seções desses filmes – é conveniente e bonito. Isso é tudo para mim. Eu gostaria de me referir à literatura.

O primeiro livro de Sonin Anatoly Stepanovich, li há mais de 20 anos, 1980, na editora “Centauro e Natureza”, então, ainda estudante, me interessei por cristais líquidos, e aconteceu que Anatoly Stepanovich Sonin foi um revisor da minha tese. Uma publicação mais moderna é o artigo do meu supervisor científico Valery Petrovich Shibaev “Cristais líquidos na química da vida”. Existe uma grande quantidade de literatura em inglês; se você tiver interesse e desejo, poderá encontrar muitas coisas sozinho. Por exemplo, o livro de Dierking “Textures of Liquid Crystals”. Recentemente encontrei um livro que foca no uso de cristais líquidos na biomedicina, ou seja, se alguém se interessar por esse aspecto específico, recomendo. Existe um e-mail para comunicação, terei sempre prazer em responder suas dúvidas e quem sabe enviar alguns artigos caso haja interesse. Obrigado pela sua atenção.

Discussão da palestra. Parte 2

Alexei Bobrovsky: Foi necessário mostrar alguma química específica. Esta é minha omissão. Não, esta é uma síntese orgânica em vários estágios. São tomadas algumas substâncias simples, em frascos lembra uma cozinha química, as moléculas durante tais reações são combinadas em substâncias mais complexas, são isoladas em quase todas as etapas, são de alguma forma analisadas, a concordância da estrutura que queremos obter é estabelecida com aqueles dados espectrais que os instrumentos nos fornecem para que possamos ter a certeza de que esta é a substância de que necessitamos. Esta é uma síntese sequencial bastante complexa. É claro que os polímeros cristalinos líquidos requerem uma síntese ainda mais trabalhosa para serem obtidos. Parece que diferentes pós brancos produzem pós laranja. Um polímero líquido cristalino se parece com um elástico, ou é uma substância sólida sinterizada, mas se você aquecê-lo e formar uma película fina (isso é possível quando aquecido), essa estranha substância produz belas imagens em um microscópio.

Boris Dolgin: Tenho uma pergunta, talvez de uma área diferente, na verdade, talvez primeiro o Lev, depois eu, para não desviar a atenção da parte factual.

Lev Moskovkin: Você realmente me fascinou com a palestra de hoje, para mim é a descoberta de algo novo. As perguntas são simples: quão forte é a força muscular? Em que funciona? E por ignorância, o que é textura, como ela difere da estrutura? Depois da sua palestra, parece-me que tudo o que se estrutura na vida, tudo graças aos cristais líquidos, também é largamente regulado pela luz e por um impulso fraco. Muito obrigado.

Alexei Bobrovsky: Claro, não se pode dizer que tudo é regulado por cristais líquidos; isso, claro, não é o caso. Existem diferentes formas de auto-organização da matéria, e o estado líquido cristalino é apenas uma dessas formas de auto-organização. Quão fortes são os músculos poliméricos? Não conheço as características quantitativas em comparação com os dispositivos existentes à base de ferro, grosso modo, é claro, eles não são tão fortes, mas quero dizer que os coletes à prova de balas modernos, por exemplo, contêm o material Kivlar - uma fibra que tem um tipo de cadeia principal de estrutura líquida cristalina, um polímero com grupos mesogênicos na cadeia principal. No processo de obtenção dessa fibra, as macromoléculas são esticadas na direção da trefilação e é proporcionada uma resistência muito elevada, o que permite a confecção de fibras fortes para armaduras, atuadores ou músculos, na fase de desenvolvimento, mas as forças podem ser alcançadas aí muito fraco. A diferença entre textura e estrutura. Textura é um conceito que é usado por pessoas que estão envolvidas com tapetes, design de coisas, algumas coisas visuais, design artístico, ou seja, é principalmente um visual. É uma sorte que a textura dos cristais líquidos, ou seja, uma imagem característica, ajude muito na determinação da estrutura de um cristal líquido, mas são, na verdade, conceitos diferentes.

Oleg Gromov, : Você disse que existem estruturas poliméricas de cristal líquido que possuem efeito fotocrômico e sensibilidade elétrica e magnética. A questão é esta. Também se sabe em mineralogia que Chukhrov descreveu formações líquidas cristalinas de composição inorgânica na década de 50, e sabe-se que existem polímeros inorgânicos; portanto, a questão é: existem polímeros líquidos cristalinos inorgânicos e, em caso afirmativo, é possível para eles para executar essas funções? e como elas são implementadas neste caso?

Alexei Bobrovsky: A resposta é mais provavelmente não do que sim. A química orgânica, a propriedade do carbono de formar uma variedade de compostos diferentes, tornou possível realizar um desenho colossal de vários tipos de cristais líquidos de baixo peso molecular, compostos poliméricos e, em geral, é por isso que podemos falar sobre alguns tipo de diversidade. São centenas de milhares de substâncias poliméricas de baixo peso molecular que podem formar uma fase líquida cristalina. No caso dos inorgânicos, não sei sobre polímeros, a única coisa que me vem à mente são algumas suspensões de óxido de vanádio, que também parecem ser polímeros, e suas estruturas geralmente não são estabelecidas com precisão, e isso é no mínimo etapa de pesquisa. Isto acabou por estar um pouco fora da corrente principal da ciência, onde todos estão trabalhando no projeto de cristais líquidos convencionais orgânicos, e pode realmente haver formações de fases de cristal líquido liotrópico, quando a fase é induzida não por uma mudança em temperatura, mas principalmente pela presença de um solvente, ou seja, geralmente são nanocristais necessariamente alongados, que devido ao solvente podem formar uma ordem orientacional. O óxido de vanádio especialmente preparado proporciona isso. Posso não conhecer outros exemplos. Eu sei que existem vários exemplos desse tipo, mas dizer que se trata de um polímero não é totalmente correto.

Oleg Gromov, Instituto de Bioquímica e Química Analítica da Academia Russa de Ciências: Como então devemos considerar as formações cristalinas líquidas descobertas por Chukhrov e outros na década de 50?

Alexei Bobrovsky: Não sei, infelizmente esta área está longe de mim. Pelo que sei, parece-me certamente impossível falar especificamente do estado líquido cristalino, porque a palavra “líquido”, para ser sincero, não se aplica a polímeros que se encontram no estado vítreo. É incorreto dizer que esta é uma fase líquida cristalina; é correto dizer “fase líquida cristalina congelada”. Provavelmente, semelhança, ordem degenerada, quando não existe ordem tridimensional, mas existe uma ordem bidimensional, é provavelmente um fenômeno geral, e se você olhar, poderá encontrar muitos lugares. Se você enviar links dessas obras para meu e-mail, ficarei muito grato.

Boris Dolgin: É muito bom quando conseguimos nos tornar mais uma plataforma onde cientistas de diversas especialidades podem manter contato.

Alexei Bobrovsky: É ótimo

Voz da plateia: Outra pergunta amadora. Você disse que os polímeros de cristal líquido fotocrômicos têm uma taxa de resposta relativamente baixa às mudanças no ambiente. Qual é a velocidade aproximada deles?

Alexei Bobrovsky: Estamos falando de resposta em minutos. No caso de exposição à luz forte de filmes muito finos, as pessoas conseguem uma segunda resposta, mas até agora tudo isso é lento. Existe um grande problema. Existem efeitos que estão relacionados a outra coisa (não falei sobre isso): temos um filme polimérico, e nele há fragmentos fotocrômicos, e podemos ser expostos a luz polarizada de intensidade suficiente, e essa luz pode causar difusão rotacional, ou seja, a rotação dessas moléculas perpendicularmente ao plano de polarização - existe esse efeito, foi inicialmente descoberto há muito tempo, agora também está sendo estudado, e eu também estou fazendo isso. Com uma intensidade de luz suficientemente alta, os efeitos podem ser observados em milissegundos, mas geralmente isso não está associado a uma mudança na geometria do filme, é internamente, em primeiro lugar, uma mudança nas propriedades ópticas.

Alexei Bobrovsky: Houve uma tentativa de fazer material para registrar informações, e houve tais desenvolvimentos, mas, até onde eu sei, tais materiais não podem competir com a gravação magnética existente e outros materiais inorgânicos, então de alguma forma o interesse nessa direção desapareceu, mas isso não significa que não será retomado novamente.

Boris Dolgin: O surgimento de, digamos, novos requisitos devido a alguma coisa.

Alexei Bobrovsky: O lado utilitário da questão não me interessa muito.

Boris Dolgin: Minha pergunta está parcialmente relacionada a isso, mas não sobre como pode ser usado, é um pouco utilitário organizacionalmente. Na área em que você atua no seu departamento e assim por diante, como dissemos, você tem projetos conjuntos, encomendas de algumas estruturas empresariais e assim por diante. Como é geralmente estruturada a interação nesta área: o verdadeiro cientista pesquisador, relativamente falando, um inventor/engenheiro ou inventor, e depois um engenheiro, talvez sujeitos diferentes, então, relativamente falando, algum tipo de empreendedor que entende o que fazer com isso, talvez, mas isso é improvável, um investidor que está disposto a dar dinheiro a um empresário para que ele implemente este, como dizem agora, um projeto inovador? Como essa cadeia está estruturada em seu ambiente na medida em que você de alguma forma entrou em contato com ela?

Alexei Bobrovsky: Ainda não existe tal cadeia e não se sabe se existirá. Em princípio, a forma ideal de financiamento é a mesma da ciência básica convencional. Se tomarmos como base a Fundação Russa para Pesquisa Básica e tudo isso, que já foi discutido muitas vezes, porque pessoalmente eu não gostaria de fazer algo tão aplicado, uma ordem.

Boris Dolgin: É por isso que estou falando de assuntos diferentes e em nenhum caso estou dizendo que um cientista deve ser engenheiro, empresário e assim por diante. Estou falando de assuntos diferentes, de como a interação pode ser configurada, de como a interação já pode estar funcionando.

Alexei Bobrovsky: Temos diversas ofertas externas, mas trata-se principalmente de empresas de Taiwan, Coréia e Ásia, para diversos tipos de trabalhos relacionados ao uso de polímeros de cristal líquido para diversas aplicações de exibição. Tivemos um projecto conjunto com a Philips, a Merck e outros, mas isto insere-se no âmbito de um projecto conjunto - estamos a fazer parte de algum trabalho de investigação, e tal produção intelectual ou produção sob a forma de amostras de polímeros tem uma continuação ou não, mas na maioria das vezes termina com uma troca de opiniões, algum tipo de desenvolvimento científico, mas ainda não atingiu qualquer aplicação. Sério - é impossível dizer.

Boris Dolgin: Você recebe uma ordem para algum tipo de pesquisa, para o desenvolvimento de alguma opção, de alguma ideia.

Alexei Bobrovsky: Em geral sim, isso acontece, mas não gosto dessa forma de trabalho (meu sentimento pessoal). O que quer que me venha à cabeça, faço o melhor que posso, e não porque alguém disse: “Faça tal e tal filme com tais propriedades”. Não estou interessado.

Boris Dolgin: Imagine uma pessoa que está interessada nisso. Como poderia ele, aquele que está interessado em refinar suas idéias científicas gerais que você recebeu de seu interesse altruísta e estritamente científico, como poderia interagir com você de uma forma que fosse verdadeiramente interessante para vocês dois? O que é esse organograma?

Alexei Bobrovsky: Acho difícil responder.

Boris Dolgin: Seminários gerais? O que poderia ser isso? Não existem tais tentativas - alguns engenheiros?..

Alexei Bobrovsky: No âmbito de um projeto conjunto, tudo pode ser realizado. Algum tipo de interação é bem possível, mas provavelmente não entendi muito bem a pergunta, qual é o problema?

Boris Dolgin: Até agora o problema é a falta de interação entre os diferentes tipos de estruturas. Isso coloca pressão sobre você como cientista ou para fazer coisas que talvez você não queira fazer. Este é o problema.

Alexei Bobrovsky: Este é um problema de subfinanciamento colossal

Boris Dolgin: Imagine que haverá financiamento adicional, mas isso não eliminará a necessidade de desenvolvimento técnico. Como você pode passar de você para a tecnologia de uma forma que o satisfaça?

Alexei Bobrovsky: O fato é que a ciência moderna é bastante aberta, e o que faço, eu publico - e quanto mais cedo melhor.

Boris Dolgin: Então você está pronto para compartilhar os resultados, esperando que quem tem gosto possa aproveitar?

Alexei Bobrovsky: Se alguém ler meu artigo e tiver alguma ideia, ficarei muito grato. Se surgirem desenvolvimentos concretos desta publicação, haverá patentes, dinheiro, pelo amor de Deus. Dessa forma eu ficaria feliz, mas, infelizmente, na realidade acontece que tudo existe em paralelo, não existe essa saída. A história da ciência mostra que muitas vezes há um atraso na aplicação específica após alguma descoberta fundamental – grande ou pequena.

Boris Dolgin: Ou após surgir algum pedido.

Alexei Bobrovsky: Ou então.

Lev Moskovkin: Tenho uma pergunta um pouco provocativa. O tema que Boris levantou é muito importante. Existe aqui alguma influência de certa moda (isso foi ouvido em uma das palestras de sociologia)? Você disse que trabalhar com cristais líquidos não está na moda agora. Isso não quer dizer que por não estarem engajados neles, então não sejam necessários, talvez esse interesse volte, e o mais importante...

Boris Dolgin: Ou seja, Lev nos leva de volta à questão dos mecanismos da moda na ciência como em uma determinada comunidade científica.

Lev Moskovkin: Aliás, Tchaikovsky também falou sobre isso, a moda lá é extremamente forte em todas as ciências. Segunda pergunta: sei bem como foram escolhidas autoridades científicas que souberam generalizar. Você pode publicar seus materiais o quanto quiser, eu pessoalmente nunca os encontrei, para mim essa é toda uma camada que eu simplesmente não conhecia. Resumir de forma a compreender o valor disso para compreender a mesma vida, para compreender o que mais podemos fazer. Obrigado.

Boris Dolgin: Não entendi a segunda pergunta, mas vamos tratar da primeira por enquanto - sobre moda na ciência. Qual é o mecanismo pelo qual isso não está na moda agora, há algum perigo nisso?

Alexei Bobrovsky: Não vejo nenhum perigo. É claro que as questões relacionadas com o financiamento são importantes, mas, no entanto, parece-me que, em muitos aspectos, a ciência depende agora de pessoas específicas que têm interesses pessoais específicos, interesse nesta ou naquela questão. É claro que as condições ditam algumas restrições, porém, a atuação de determinadas pessoas faz com que uma determinada área se desenvolva, como tudo se desenvolve. Apesar de muito se falar sobre o fato de a ciência ter se tornado coletiva. Na verdade, agora existem grandes projetos, às vezes com bastante sucesso, mas, mesmo assim, o papel do indivíduo na história da ciência é enorme mesmo agora. Gostos e interesses pessoais desempenham um papel significativo. É claro que, como no caso dos cristais líquidos, tal desenvolvimento na eletrônica serviu de grande impulso para o desenvolvimento da pesquisa sobre cristais líquidos, quando perceberam que os cristais líquidos poderiam ser usados ​​​​e ganhar dinheiro com isso, naturalmente, muito de dinheiro foi para pesquisa. É claro que tal conexão...

Boris Dolgin: Feedback de negócios e ciência.

Alexei Bobrovsky: ...esta é uma das características da ciência moderna, quando uma ordem vem de pessoas que ganham dinheiro e produzem um produto - e então a pesquisa é financiada e, consequentemente, há uma mudança de ênfase do que é interessante para o que é lucrativo. Isso tem seus prós e contras, mas é assim que acontece. Na verdade, agora o interesse pelos cristais líquidos foi diminuindo gradativamente, porque tudo o que poderia ser extraído já está sendo produzido e tudo ainda precisa ser melhorado. Não sei, nunca pensei seriamente nisso, no entanto, existem vários tipos de aplicações de display, em optoeletrônica, aplicações de cristais líquidos (as pessoas estão trabalhando nisso), como sensores, a tal ponto que o trabalho está em andamento sobre a possibilidade de usar cristais líquidos como sensores biológicos de moléculas. Então, no geral, acho que o interesse simplesmente não vai acabar, além disso, uma grande onda de pesquisas está associada ao fato de que começou a ser dado dinheiro para o nano. A princípio, apesar de ser uma moda tão popular inserir nanopartículas em cristais líquidos, há um grande número de trabalhos, mas entre eles há bons trabalhos interessantes relacionados a esse tema, ou seja, o que acontece com os nanoobjetos quando eles entrar em um meio líquido cristalino quais efeitos aparecem. Acho que o desenvolvimento é possível em termos de obtenção de todos os tipos de dispositivos complexos diferentes, o que está associado ao surgimento de metamateriais que possuem propriedades ópticas muito interessantes - são estruturas incomuns que são feitas de várias maneiras em combinação com cristais líquidos, o surgimento de novos efeitos ópticos e novas aplicações é possível. Atualmente estou revisando artigos na revista Liquid Crystals, e seu nível está caindo, e o número de artigos bons está diminuindo, mas isso não significa que tudo esteja ruim, e a ciência dos cristais líquidos não morrerá, porque é um objeto muito interessante. A queda nos juros não me parece um desastre.

Boris Dolgin: Aqui passamos lentamente para a segunda pergunta que Leo nos fez. Se alguma teoria fundamentalmente nova nascer com base na existente, prometendo algo mais para os cristais líquidos, aparentemente, o interesse aumentará imediatamente.

Alexei Bobrovsky: É possível que isso aconteça.

Boris Dolgin: Pelo que entendi a questão, é disso que estamos falando: há textos intracientíficos que mudam gradativamente algo na compreensão, há textos inovadores que mudam radicalmente, mas ao mesmo tempo uma espécie de interface entre especialistas e sociedade, talvez constituído pelos mesmos cientistas, mas de outras áreas, há alguns trabalhos generalizantes que nos explicam, como se soldassem essas peças numa espécie de quadro geral. Pelo que entendi, Lev nos falou sobre isso, perguntando como é escolhido e quem escreve essas obras generalizantes?

Alexei Bobrovsky: Existe esse conceito - o jornalismo científico, que não é muito desenvolvido no nosso país, mas existe em todo o mundo, e posso imaginar o quão bem está desenvolvido lá e, no entanto, também existe aqui. A atual palestra pública também indica isso

Boris Dolgin: Não se pode dizer que alguém esteja fechando deliberadamente o escopo do trabalho.

Alexei Bobrovsky: Não, ninguém está escondendo nada, pelo contrário, todos os cientistas normais estão fazendo o possível para mostrar ao mundo o que fizeram: o mais rápido possível e o mais acessível possível, com o melhor de suas habilidades. É claro que alguém pode contar uma boa história e alguém pode contar uma má história, mas é para isso que servem os jornalistas científicos, que podem servir como transmissores de informações dos cientistas para a sociedade.

Boris Dolgin: Mesmo nos tempos soviéticos, existia literatura científica popular, e também havia um gênero especial - ficção científica, em parte as coleções “Caminhos para o Desconhecido” no início dos anos 60, livros da série “Eureka”, um dos primeiros pós- Os pioneiros da guerra foram Daniil Danin, que escreveu principalmente sobre física. Outra questão é que ainda existem cientistas que escrevem algum tipo de trabalho generalizante, popularizando algo para alguém, mas é improvável que alguém escolha quem vai escrever e quem vai ler ou não. O citado Tchaikovsky escreve alguma coisa, alguém gosta.

Alexei Bobrovsky: O problema, me parece, é esse. O facto é que no nosso país existem agora catastroficamente poucos cientistas normais e o próprio estado da ciência está pior do que nunca. Se falamos de cristais líquidos e polímeros de cristais líquidos, então são laboratórios isolados que já estão morrendo. É claro que na década de 90 houve uma espécie de colapso e pesadelo, mas, em geral, podemos dizer que não existe ciência sobre cristais líquidos na Rússia. Quer dizer - a comunidade científica, acontece que eu me comunico com mais frequência com pessoas que trabalham no exterior, leio artigos e tudo mais, mas praticamente não há artigos vindos de nós. O problema é que não temos ciência, e não que não existam trabalhos generalizantes nesta ciência. Você pode generalizar o que está acontecendo no Ocidente - isso também é maravilhoso, mas não há base, nenhum elo importante, não há cientistas.

Lev Moskovkin: Vou esclarecer, embora em princípio tudo esteja correto. O fato é que estamos sempre girando em torno do tema da última palestra. A competição científica entre cientistas é tão forte que estou absolutamente lisonjeado por ter visto isso com meus próprios olhos, e concordo que todo cientista se esforça para mostrar ao mundo suas conquistas. Isto está disponível apenas para alguém que seja uma autoridade reconhecida, como Timofeev-Resovsky. Isso foi feito na época soviética - sabe-se como - e aqui há um efeito, um exemplo que pode explicar muita coisa - o efeito do caderno verde, que foi publicado sabe-se lá onde, e ninguém se lembra o que esta conferência comum foi chamada, porque nenhuma revista hoje credenciada pela Comissão Superior de Certificação, uma revista acadêmica, não aceitaria em princípio tal novidade, mas deu origem a uma nova ciência, transformou-se na ciência da genética, na compreensão da vida, e isso, em geral, já é conhecido. Isso ocorreu nos tempos soviéticos com o apoio de cima - Timofeev-Resovsky foi apoiado no plenário do Comitê Central do PCUS pela competição de seus colegas, caso contrário ele teria sido comido.

Boris Dolgin: Uma situação em que o Estado acabou com uma parte significativa da ciência: sem o apoio de outras bases do Estado era impossível escapar.

Lev Moskovkin: Há uma avalanche de dados em genética que não há quem generalize, porque ninguém confia em ninguém e ninguém reconhece a autoridade dos outros.

Boris Dolgin: Por que?! Tivemos a palestra de geneticistas, que foram ouvidos por outros geneticistas, e eles discutiram com prazer.

Alexei Bobrovsky: Não sei o que acontece na genética, mas na ciência que faço a situação é absolutamente oposta. As pessoas que obtêm um novo resultado interessante tentam imediatamente publicá-lo o mais rápido possível.

Boris Dolgin: Pelo menos por motivos de concorrência - para garantir um lugar.

Alexei Bobrovsky: Sim. É claro que eles podem não anotar alguns detalhes dos métodos e assim por diante, mas normalmente, se você escrever um e-mail e perguntar como você fez isso ali, é simplesmente muito interessante, tudo se abre completamente - e.. .

Boris Dolgin: De acordo com as suas observações, a ciência está se tornando mais aberta.

Alexei Bobrovsky: Pelo menos vivo na era da ciência aberta, e isso é bom.

Boris Dolgin: Obrigado. Quando os biólogos moleculares falavam connosco, geralmente indicavam-nos bases de dados bastante abertas e assim por diante, e recomendavam que os contatássemos.

Alexei Bobrovsky: Na física é a mesma coisa, existe um arquivo onde as pessoas podem postar uma versão bruta (polêmica) de um artigo antes mesmo de passar por uma revisão, mas aqui há sim uma luta pela velocidade de publicação, quanto mais rápido eles têm prioridade. Não vejo nenhum encerramento. É claro que isso não tem nada a ver com militares fechados e outros, estou falando de ciência.

Boris Dolgin: Obrigado. Mais perguntas?

Voz da plateia: Não tenho tanto uma pergunta, mas sim uma proposta, uma ideia. Acho que esse tema das imagens de cristalização tem um grande potencial para o ensino de ciências para crianças e jovens nas escolas. Talvez faça sentido criar uma aula eletrônica, com duração de 45 minutos, e distribuí-la para escolas secundárias? Agora existem quadros electrónicos, que muitos não usam; as escolas foram obrigadas a tê-los. Acho que seria legal mostrar essas fotos para as crianças por 45 minutos e depois, no final, explicar como tudo é feito. Parece-me que seria interessante propor tal tema e de alguma forma financiá-lo.

Alexei Bobrovsky: Estou pronto para ajudar se algo acontecer. Forneça, escreva o que for necessário.

Boris Dolgin: Incrível. É assim que se formam as generalizações, é assim que se ordenam. Multar. Muito obrigado. Alguma outra pergunta criativa? Talvez tenham sentido falta de alguém, não os vemos, na minha opinião, eles discutiram principalmente.

Boris Dolgin: Existem cientistas, não existe ciência.

Boris Dolgin: Então é uma condição necessária ou necessária e suficiente?

Alexei Bobrovsky: Sim, o dano é irreversível, o tempo foi perdido, isso é completamente óbvio e, claro, soa: “Como é que não há ciência na Rússia?! Por quê? Isso não pode ser, existe ciência, existem cientistas, existem artigos.” Em primeiro lugar, leio revistas científicas todos os dias. É muito raro encontrar artigos de autores russos, fabricados na Rússia, sobre cristais líquidos ou polímeros. Isto acontece porque ou nada acontece, ou tudo acontece num nível tão baixo que as pessoas não conseguem publicar numa revista científica normal; naturalmente, ninguém os conhece. Esta é uma situação absolutamente terrível.

Alexei Bobrovsky: Mais e mais.

Boris Dolgin: Ou seja, o problema não é dos autores, o problema é da ciência.

Alexei Bobrovsky: Sim, isto é, é claro que não existe uma estrutura perfeita e que funcione bem, ou pelo menos que funcione de alguma forma sob o nome de “Ciência” na Rússia. Felizmente, existe uma abertura de laboratórios que trabalham mais ou menos num nível normal e estão envolvidos no processo científico geral da ciência internacional - este é o desenvolvimento de capacidades de comunicação através da Internet, de outras formas, a abertura das fronteiras permite você não se sentir separado do processo científico global, mas do que está acontecendo dentro do país então, naturalmente, não há dinheiro suficiente, e se você aumentar o financiamento dificilmente mudará alguma coisa, porque paralelamente ao aumento do financiamento é necessário para poder examinar as pessoas a quem esse dinheiro é dado. Você pode dar dinheiro, alguém vai roubar, gastar sabe-se lá o quê, mas a situação não vai mudar em nada.

Boris Dolgin: A rigor, temos um problema do ovo e da galinha. Por um lado, não criaremos ciência sem financiamento, por outro lado, com financiamento, mas sem a comunidade científica, que proporcionará um mercado para a especialização e garantirá reputações normais, não seremos capazes de dar este dinheiro de uma forma maneira que ajudará a ciência.

Alexei Bobrovsky: Por outras palavras, é necessário atrair conhecimentos e avaliações internacionais de cientistas fortes, independentemente do seu país de localização. Naturalmente, é necessário migrar para o inglês os casos de certificação relativos à defesa de teses de candidatos e de doutorado; Pelo menos os resumos devem estar em inglês. Isto é absolutamente óbvio, e haverá algum movimento nesta direção, talvez de alguma forma isso mude para melhor, e então - se você der dinheiro a todos... naturalmente, cientistas fortes que receberão mais dinheiro - eles, é claro, funcionará com mais eficiência, mas a maior parte do dinheiro desaparecerá, ninguém sabe para onde. Esta é a minha opinião.

Boris Dolgin: Por favor, diga-me, você é um jovem cientista, mas já é doutor em ciências, e os jovens vêm até você em um sentido diferente, estudantes, cientistas mais jovens. Há aqueles que estão vindo atrás de você?

Alexei Bobrovsky: Eu trabalho na Universidade, e quer queira quer não, às vezes eu quero, às vezes não quero, supervisiono trabalhos de curso, diploma e pós-graduação.

Boris Dolgin: Existem futuros cientistas entre eles?

Alexei Bobrovsky: Já tem. Há pessoas que trabalham com bastante sucesso e que supervisionei, por exemplo, que são pós-doutorandos ou chefes de grupos científicos; naturalmente, estamos falando apenas do exterior. Aqueles que liderei e permaneceram na Rússia não trabalham na ciência, porque precisam alimentar a família e viver normalmente.

Boris Dolgin: Obrigado, isto é, finanças.

Alexei Bobrovsky: Naturalmente, o financiamento e os salários não resistem às críticas.

Boris Dolgin: Isso ainda é privado...

Alexei Bobrovsky: Não há segredo nisso. O salário de um pesquisador sênior com mínimo de candidato na Universidade é de quinze mil rublos por mês. Todo o resto depende da atividade do cientista: se ele consegue ter bolsas e projetos internacionais, então recebe mais, mas pode contar com certeza com quinze mil rublos por mês.

Boris Dolgin: Que tal um doutorado?

Alexei Bobrovsky: Ainda não me deram um, não sei exatamente quanto vão me dar ainda, mais vão acrescentar quatro mil.

Boris Dolgin: As bolsas mencionadas são algo muito importante. Ainda hoje publicámos notícias enviadas por uma investigadora interessante, mas quando foi colocada a questão do financiamento, ela falou, em particular, sobre a importância desta área e, mais uma vez, para não falar das nossas publicações, a Ministra Fursenko diz que os supervisores científicos devem conceder subvenções para financiar seus alunos de pós-graduação e, assim, motivá-los financeiramente.

Alexei Bobrovsky: Não, isso é o que geralmente acontece em um bom grupo científico, se uma pessoa, como Valery Petrovich Shibaev, chefe do laboratório em que trabalho, tem um grande nome merecido no mundo científico, tem oportunidade de bolsas e projetos. Na maioria das vezes não acabo com um salário “nu” de quinze mil, sempre tem alguns projetos, mas nem todo mundo consegue fazer, isso não é regra geral, por isso todo mundo vai embora.

Boris Dolgin: Ou seja, o líder deve ter uma autoridade internacional bastante elevada e também estar no fluxo.

Alexei Bobrovsky: Sim, na maioria das vezes. Acho que tive sorte em muitos aspectos. O elemento de ingressar em um grupo científico forte funcionou de forma positiva.

Boris Dolgin: Aqui vemos o feedback da boa e velha ciência, o fato de ter surgido esse grupo científico mais poderoso, graças ao qual você conseguiu concretizar sua trajetória. Sim, isso é muito interessante, obrigado. Eu tenho a última palavra.

Voz da plateia: Não pretendo ter a última palavra. Gostaria de observar que o que você está falando é absolutamente compreensível e não tome isso como um esporte. Quero observar que na palestra de Alexey Savvateev foi dito que não existe ciência alguma na América. O ponto de vista dele é tão convincente quanto o seu. Por outro lado, na Rússia a ciência desenvolveu-se de forma especialmente rápida, quando a ciência não pagava nada, mas era ativamente roubada, e tais coisas aconteciam.

Boris Dolgin: Estamos falando do final do século XIX - início do século XX?

Boris Dolgin: Na Alemanha?

Boris Dolgin: E quando sua pesquisa científica se desenvolveu mais ativamente...

Voz da plateia: Na Rússia, não nele, mas na Rússia em geral, a ciência desenvolveu-se de forma mais eficaz quando não pagou. Existe tal fenômeno. Posso justificar isso, isso não é um ponto de vista, Boris, isso é um fato. Quero também dizer-lhe com toda a responsabilidade - isto já não é um facto, mas uma conclusão - que as suas esperanças de que a experiência internacional e a língua inglesa o ajudem são vãs, porque, trabalhando na Duma, vejo uma competição feroz por direitos e lobby na Duma por leis unilaterais de direitos autorais em relação à América. Todos atribuem uma enorme percentagem de propriedade intelectual, não têm nenhum interesse em garantir que as nossas armas não sejam copiadas lá, eles próprios o fazem.

Boris Dolgin: Entendo, o problema...

Alexei Bobrovsky: Armas e ciência são coisas paralelas.

Voz da plateia: O último exemplo: o fato é que quando Zhenya Ananyev, ele e eu estudamos juntos na Faculdade de Biologia, descobrimos elementos móveis no genoma da Drosophila, o reconhecimento veio somente após a publicação na revista “Chromosomes”, mas a autoridade de Khisin rompeu isso publicação, porque a revisão era assim: “na sua Rússia escura eles não sabem como replicar o DNA”. Obrigado.

Boris Dolgin: Ideias sobre o nível de investigação científica num determinado país na ausência de um sistema rígido e claro de revisão de artigos, quando são utilizadas ideias gerais, são um problema.

Alexei Bobrovsky: Em relação à língua inglesa tudo é muito simples - é uma língua científica internacional. Qualquer cientista envolvido com ciência, por exemplo na Alemanha, um alemão publica quase todos os seus artigos em inglês. Aliás, muitas dissertações são defendidas em inglês na Alemanha, sem falar na Dinamarca e na Holanda, até porque lá há muitos estrangeiros. A ciência é internacional. Historicamente, a língua da ciência é o inglês.

Boris Dolgin: Aconteceu recentemente que a língua da ciência costumava ser o alemão.

Alexei Bobrovsky: Há relativamente pouco tempo, mas agora é assim, então a transição para o inglês era óbvia, pelo menos no nível de resumos e coisas de certificação, para que cientistas ocidentais normais pudessem ler esses resumos, dar feedback, avaliar, a fim de saia do nosso pântano, caso contrário tudo afundará completamente no desconhecido e o que restará é uma profanação completa. Isso já está acontecendo de várias maneiras, mas precisamos de alguma forma tentar sair deste pântano.

Boris Dolgin: Abra as janelas para evitar odores.

Alexei Bobrovsky: Pelo menos comece a ventilar.

Boris Dolgin: Multar. Obrigado. Esta é uma receita otimista. Na verdade, sua trajetória inspira otimismo, apesar de todo pessimismo.

Alexei Bobrovsky: Novamente nos desviamos do fato de que a ideia principal da palestra é demonstrar como os cristais líquidos são bonitos e interessantes. Espero que tudo o que disse desperte algum interesse. Agora você pode encontrar muitas informações sobre cristais líquidos, esta é a primeira coisa. E em segundo lugar, independentemente de quaisquer condições, os cientistas sempre existirão, nada pode impedir o progresso científico, isso também inspira otimismo, e a história mostra que sempre há pessoas que fazem avançar a ciência, para quem a ciência está acima de tudo.

Nos ciclos “Palestras públicas “Polit.ru” e “Palestras públicas “Polit.ua”” foram realizados os seguintes palestrantes:

• Leonard Polishchuk. Por que os animais de grande porte foram extintos no final do Pleistoceno? Resposta na perspectiva da macroecologia
• Miroslav Marinovich. Treinamento espiritual do Gulag
• Cirilo Eskov. Evolução e autocatálise
• Mikhail Sokolov. Como a produtividade científica é gerenciada. Experiência da Grã-Bretanha, Alemanha, Rússia, EUA e França
• Oleg Ustenko. A história de uma crise inacabada
• Grigory Sapov. Manifesto capitalista. A vida e o destino do livro "Atividade Humana" de L. von Mises
• Alexandre Irvanets. Então é isso que você é, tio escritor!
• Vladimir Katanaev. Abordagens modernas para o desenvolvimento de medicamentos contra o câncer
• Vakhtang Kipiani. Samizdat periódico na Ucrânia. 1965-1991
• Vitaly Naishul. A adoção da cultura pela igreja
• Nikolai Kaverin. Pandemias de gripe na história da humanidade
• Alexandre Filonenko. Teologia na Universidade: um retorno?
• Alexei Kondrashev. Biologia evolutiva humana e saúde
• Sergei Gradirovsky. Desafios demográficos modernos
• Alexandre Kislov. Clima no passado, presente e futuro
• Alexander Auzan, Alexander Paskhaver. Economia: restrições sociais ou reservas sociais
• Constantino Popadin. Amor e mutações prejudiciais ou por que um pavão precisa de uma cauda longa?
• Andrei Ostalsky. Desafios e ameaças à liberdade de expressão no mundo moderno
• Leonid Ponomarev. De quanta energia uma pessoa precisa?
• Georges Nivat. Traduzindo o escuro: formas de comunicação entre culturas
• Vladimir Gelman. Autoritarismo subnacional na Rússia moderna
• Vyacheslav Likhachev. Medo e ódio na Ucrânia
• Evgeny Gontmakher. Modernização da Rússia: posição do INSOR
• Donald Boudreau. Política antimonopólio ao serviço dos interesses privados
• Sergei Enikolopov. Psicologia da violência
• Vladimir Kulik. Política linguística da Ucrânia: ações das autoridades, opiniões dos cidadãos
• Mikhail Blinkin. Transporte em uma cidade conveniente para a vida
• Alexei Lidov, Gleb Ivakin. Espaço sagrado da antiga Kyiv
• Alexei Savvateev. Para onde vai a economia (e nos leva)?
• Andrey Portnov. Historiador. Cidadão. Estado. Experiência de construção de nação
• Pavel Plechov. Vulcões e vulcanologia
• Natália Vysotskaya. Literatura contemporânea dos EUA no contexto do pluralismo cultural
• Discussão com Alexander Auzan. O que é modernização em russo?
• Andrey Portnov. Exercícios com história em ucraniano: resultados e perspectivas
• Alexei Lidov. Ícone e icônico no espaço sagrado
• Efim Rachevsky. A escola como elevador social
• Alexandra Gnatyuk. Arquitetos da compreensão mútua polaco-ucraniana do período entre guerras (1918-1939)
• Vladímir Zakharov. Ondas extremas na natureza e no laboratório
• Sergei Neklyudov. Literatura como tradição
• Yakov Gilinsky. Do outro lado da proibição: a visão de um criminologista
• Daniel Alexandrov. Estratos médios em trânsito nas sociedades pós-soviéticas
• Tatiana Nefedova, Alexander Nikulin. Rússia Rural: compressão espacial e polarização social
• Alexandre Zinchenko. Botões de Kharkov. Tudo o que não lembramos sobre a ucraniana Katyn
• Alexandre Markov. Raízes evolutivas do bem e do mal: bactérias, formigas, humanos
• Mikhail Favorov. Vacinas, vacinação e seu papel na saúde pública
• Vasily Zagnitko. Atividade vulcânica e tectônica da Terra: causas, consequências, perspectivas
• Constantino Sonin. Economia da crise financeira. Dois anos depois
• Konstantin Sigov. Quem está procurando a verdade? "Dicionário Europeu de Filosofias"?
• Mykola Ryabchuk. Transformação pós-comunista ucraniana
• Mikhail Gelfand. Bioinformática: biologia molecular entre o tubo de ensaio e o computador
• Constantino Severinov. Hereditariedade em bactérias: de Lamarck a Darwin e vice-versa
• Mikhail Chernysh, Elena Danilova. Pessoas em Xangai e São Petersburgo: uma era de grandes mudanças
• Maria Yudkevich. Onde você nasceu é onde você é útil: política de pessoal universitário
• Nikolai Andreev. Estudos matemáticos – uma nova forma de tradição
• Dmitry Bak. Literatura russa "moderna": mudança de cânone
• Sergei Popov. Hipóteses em astrofísica: por que a matéria escura é melhor que os OVNIs?
• Vadim Skuratovsky. Ambiente literário de Kiev dos anos 60 - 70 do século passado
• Vladímir Dvorkin. Armas estratégicas da Rússia e da América: problemas de redução
• Alexei Lidov. Mito bizantino e identidade europeia
• Natália Yakovenko. O conceito de um novo livro de história ucraniana
• Andrei Lankov. Modernização no Leste Asiático, 1945-2010.
• Sergei Sluch. Por que Stalin precisava de um pacto de não agressão com Hitler?
• Guzel Ulumbekova. Lições das reformas da saúde russas
• Andrei Ryabov. Resultados intermediários e algumas características das transformações pós-soviéticas
• Vladimir Chetvernin. Teoria jurídica moderna do libertarianismo
• Nikolai Dronin. Mudanças climáticas globais e o Protocolo de Quioto: resultados da década
• Iuri Pivovarov. Raízes históricas da cultura política russa
• Iuri Pivovarov. A evolução da cultura política russa
• Pavel Pechenkin. O Documentário como Tecnologia Humanitária
• Vadim Radaev. Revolução no comércio: impacto na vida e no consumo
• Alex Epstein. Por que a dor de outra pessoa não dói? Memória e esquecimento em Israel e na Rússia
• Tatyana Chernigovskaya. Como pensamos? Multilinguismo e cibernética cerebral
• Sergei Aleksashenko. Ano de crise: o que aconteceu? o que é feito? o que esperar?
• Vladimir Pastukhov. A força da repulsão mútua: Rússia e Ucrânia - duas versões da mesma transformação
• Alexandre Yuryev. Psicologia do capital humano na Rússia
• Andrey Zorin. Educação em humanidades em três sistemas educacionais nacionais
• Vladimir Plungyan. Por que a linguística moderna deveria ser linguística de corpus
• Nikita Petrov. A natureza criminosa do regime stalinista: fundamentos jurídicos
• Andrei Zubov. Caminhos da Europa Oriental e pós-soviética para um retorno a um Estado pluralista
• Victor Vakhshtain. O Fim da Sociologia: Perspectivas para a Sociologia da Ciência
• Evgeniy Onishchenko. Apoio competitivo à ciência: como isso acontece na Rússia
• Nikolai Petrov. Mecânica política russa e crise
• Alexandre Auzan. O Contrato Social: Uma Visão de 2009
• Sergei Guriev. Como a crise mudará a economia mundial e a ciência económica
• Alexandre Aseev. Cidades acadêmicas como centros de ciência, educação e inovação na Rússia moderna