Proizvajalec polimerov s tekočimi kristali. Polimeri s tekočimi kristali

Ministrstvo za izobraževanje in znanost Ruske federacije

Zvezna univerza Kazan (Volga regija).

Kemijski inštitut poimenovan po. A. M. Butlerova

Katedra za anorgansko kemijo

Povzetek na temo:

« Polimeri s tekočimi kristali"

Delo končano

dijak skupine 714

Khikmatova G.Z.

Preveril sem delo

Ignatieva K.A

Kazan-2012.

Uvod……………………………………………………………………………………..3

1. Tekoči kristali………………………………………………………......

1.1. Zgodovina odkritja…………………………………………………….……...4

1.2. Vrste kristalne faze……………………………………….……....7

1.3. Metode za preučevanje tekočih kristalov………..………………….…………....11

2. Polimeri s tekočimi kristali…………………………………………….13

2.1.Principi molekularne zasnove LC polimerov............14

2.2. Glavne vrste polimerov s tekočimi kristali……………….18

2.3. Struktura in značilnosti lastnosti LC polimerov..………………….….20

2.4. Področja uporabe…………………………………………………………..

2.4.1 Krmiljenje električnega polja – pot do pridobivanja tankoplastnih optičnih materialov…………………………………………21

2.4.2.Holesterični LC polimeri - spektrozonski filtri in krožni polarizatorji……………………………………………………….23

2.4.3.LC polimeri kot nadzorovani optično aktivni mediji za zapisovanje informacij…………………………………………………………………………..24

2.4.4 Vlakna super visoke trdnosti in samoojačene plastike………………………………………………………………………………….25

Uporabljena literatura…………………………………………………….…28

Aplikacija.

Uvod.

80. leta v znanosti o polimerih je zaznamovalo rojstvo in hiter razvoj novega področja - kemije in fizike tekočih kristalnih polimerov. To področje, ki je združevalo sintetične kemike, teoretične fizike, klasične fizikalne kemike, polimeriste in tehnologe, je preraslo v intenzivno razvito novo smer, ki je zelo hitro prinesla praktične uspehe pri ustvarjanju kemičnih vlaken visoke trdnosti, danes pa vzbuja pozornost optikov in strokovnjakov za mikroelektroniko. Toda glavno niti ni to, ampak dejstvo, da tekoče kristalno stanje v polimerih in polimernih sistemih, kot se je izkazalo, ni le izjemno pogosto - danes je opisanih več sto polimernih tekočih kristalov - ampak predstavlja tudi stabilno ravnotežno fazno stanje polimernih teles.
V tem je celo nekaj paradoksa. Leta 1988 je minilo sto let, odkar je avstrijski botanik F. Reinitzer opisal prvo tekoče kristalno snov holesteril benzoat. V 30. letih prejšnjega stoletja se je razvila fizika nizkomolekularnih organskih tekočih kristalov, v 60. letih pa je v svetu delovalo že na milijone naprav na osnovi teh kristalov. Vendar pa si v 60. in 70. letih večina polimernih znanstvenikov ni mogla predstavljati na primer obstoja termotropnih tekočih kristalnih polimerov holesterskega tipa in na splošno so se takšni sistemi zdeli eksotični predstavniki netipičnih makromolekularnih objektov. Pravzaprav je v zadnjih letih prišlo do nekakšne "eksplozije" informacij in danes nihče ni presenečen nad liotropnimi in termotropnimi tekočimi kristalnimi polimeri, ki jih vsak mesec sintetizira na desetine.

V tem delu sem želel govoriti o tem, kdaj in kako je bilo odkrito tekoče kristalno stanje, kaj je edinstveno pri tekočih kristalih v primerjavi z drugimi predmeti, o tekočih kristalnih polimerih in zakaj so zanimivi in ​​čudoviti.

Tekoči kristali.

Večina snovi lahko obstaja le v treh agregatnih stanjih: trdnem, tekočem in plinastem. S spreminjanjem temperature lahko snov zaporedno prehaja iz enega stanja v drugo. Običajno je bila obravnavana struktura trdnih teles, ki so vključevala kristale in amorfna telesa. Posebna značilnost kristalov je obstoj v njih dolgega reda in anizotropije lastnosti (razen kristalov s središčem simetrije). V amorfnih trdnih snoveh obstaja samo red kratkega dosega in so posledično izotropne. Red kratkega dosega obstaja tudi v tekočini, vendar ima tekočina zelo nizko viskoznost, to pomeni, da ima fluidnost.

Poleg naštetih treh agregatnih stanj obstaja še četrto, imenovano tekoči kristal. Je vmesna med trdnim in tekočim in se tudi imenuje mezomorfno stanje. V tem stanju je lahko zelo veliko organskih snovi s kompleksnimi paličastimi ali diskastimi molekulami. V tem primeru se imenujejo tekoči kristali oz mezofaza.

V tem stanju ima snov številne značilnosti kristala, zlasti zanjo je značilna anizotropija mehanskih, električnih, magnetnih in optičnih lastnosti, hkrati pa imajo lastnosti tekočine. Tako kot tekočine so tekoče in imajo obliko posode, v katero so postavljene.

Glede na njihove splošne lastnosti lahko LC razdelimo v dve veliki skupini. Imenujemo tekoče kristale, ki nastanejo pri temperaturnih spremembah termotropno. Imenujemo tekoče kristale, ki se pojavijo v raztopinah, ko se njihova koncentracija spremeni liotropno.

1.1. Tekoče kristale so odkrili leta 1888. Avstrijski profesor botanike F. Reinitzer med preučevanjem nove snovi, ki jo je sintetiziral, holesteril benzoata, ki je ester holesterola in benzojske kisline.

Odkril je, da se kristalna faza (bel prah) pri segrevanju na 145° spremeni v čudno motno tekočino, pri nadaljnjem segrevanju na 179° pa opazimo prehod v navadno prozorno tekočino. To snov je poskušal prečistiti, saj ni bil prepričan, da ima čisti holesteril benzoat, vendar sta bila ta dva fazna prehoda kljub temu reproducirana. Vzorec te snovi je poslal svojemu prijatelju fiziku Ottu von Lehmannu. Lehman je proučeval navadne kristale, vključno s plastičnimi kristali, ki so mehki na dotik in se razlikujejo od običajnih trdih kristalov. Glavna metoda študija je bila polarizacijska optična mikroskopija - mikroskop, v katerem svetloba prehaja skozi polarizator, prehaja skozi snov in nato skozi analizator - skozi tanko plast snovi. Ko kristale določene snovi postavimo med polarizator in analizator, lahko vidimo teksture - značilne slike za različne kristalne snovi - in tako proučujemo optične lastnosti kristalov. Izkazalo se je, da mu je Otto von Lehmann pomagal razumeti, kaj je bil razlog za vmesno stanje, zablodo. Otto von Lehmann je bil resno prepričan, da so vse lastnosti kristalnih snovi, kristalov, odvisne izključno od oblike molekul, torej ni pomembno, kako se nahajajo v tem kristalu, pomembna je oblika molekul. In v primeru tekočih kristalov je imel prav - oblika molekul določa sposobnost tvorbe tekoče kristalne faze (predvsem oblika molekul). Leta 1888 je Reinitzer zapisal, da obstajajo kristali, katerih mehkoba je taka, da jih lahko imenujemo tekoči, nato je Lehmann napisal članek o tekočih kristalih, pravzaprav je skoval izraz tekoči kristali. Ugotovljeno je bilo, da je tekočih kristalov zelo veliko in igrajo pomembno vlogo v bioloških procesih. So na primer del možganov, mišičnega tkiva, živcev in membran. Izraz "tekoči kristali", ki temelji na skupni uporabi dveh, v določenem smislu, nasprotnih besed - "tekoče" in "kristalno", se je dobro uveljavil, čeprav je izraz "mezofaza", ki ga je uvedel francoski fizik J. Friedel trideset let po odkritju F. Reinitzerja, ki izhaja iz grške besede »mesos« (vmesni), je očitno bolj pravilna. Te snovi predstavljajo vmesno fazo med kristalno in tekočo, nastanejo pri taljenju trdne faze in obstajajo v določenem temperaturnem območju, dokler se ob nadaljnjem segrevanju ne spremenijo v navadno tekočino. Pomembna zgodovinska epizoda: sovjetski fizik Fredericks je v 20-ih in 30-ih letih preučeval vpliv različnih magnetnih in električnih polj na optične lastnosti tekočih kristalov in odkril pomembno stvar: orientacija molekul v tekočih kristalih se zelo zlahka spremeni pod vpliv zunanjih polj, ta pa so zelo šibka in se zelo hitro spreminjajo. Od poznih 60-ih se je začel razcvet študija tekočekristalnih sistemov in tekočekristalnih faz, kar je povezano z dejstvom, da so se jih naučili uporabljati. Najprej za sisteme za prikaz informacij v običajnih elektronskih digitalnih urah, nato v kalkulatorjih, s prihodom računalniške tehnologije pa je postalo jasno, da se tekoči kristali lahko aktivno uporabljajo za izdelavo zaslonov. Seveda je takšen tehnološki preskok spodbudil študij tekočih kristalov z vidika temeljne znanosti, vendar je treba opozoriti, kako velik je časovni razkorak med znanstvenimi odkritji, povezanimi s tekočimi kristali. Pravzaprav so se ljudje zanje zanimali iz radovednosti, utilitarnega interesa ni bilo, nihče jih ni znal uporabljati, poleg tega pa je bila v tistih letih (20-30) relativnostna teorija veliko bolj zanimiva. Mimogrede, Fredericks je bil popularizator relativnostne teorije v Sovjetski zvezi, nato pa je bil zatran in umrl v taboriščih. Pravzaprav je minilo 80 let od odkritja tekočih kristalov, dokler se jih niso naučili uporabljati.

1.2. V procesu proučevanja tekočih kristalov so postali jasni fizikalni razlogi za četrto agregatno stanje. Glavna je nesferična oblika molekul. Molekule v teh snoveh so podolgovate v eno smer ali v obliki diska. Takšne molekule se nahajajo vzdolž določene črte ali v izbrani ravnini. Znane so tri glavne vrste kristalne faze: nematik(iz grške besede "nema" - nit), smektična(iz grške besede "smegma" - milo), holesterični.

V nematičnih tekočih kristalih se središča mase molekul nahajajo in gibljejo kaotično, kot v tekočini, osi molekul pa so vzporedne. Tako daljnosežni red obstaja le glede na orientacijo molekul. Pravzaprav nematske molekule izvajajo ne le translacijske gibe, ampak tudi orientacijske vibracije. Zato ni stroge vzporednosti molekule, ampak prevladuje povprečna orientacija (sl. 7.19).Amplituda orientacijskih nihanj je odvisna od temperature. Z naraščanjem temperature prihaja do večjih odstopanj od vzporednosti v orientaciji, na točki faznega prehoda pa orientacija molekul postane kaotična. V tem primeru se tekoči kristal spremeni v navadno tekočino.

Za praktično uporabo so najbolj zanimive snovi, ki obstajajo v nematski mezofazi pri sobni temperaturi. Trenutno s pripravo mešanic različnih snovi pridobivamo nematike v območju od -20 do +80 stopinj in celo v širšem temperaturnem območju.

Za karakterizacijo orientacijskega reda v tekočih kristalih se običajno uvedeta dva parametra: direktorja in diplomske usmeritve, imenovan tudi parameter naročila. Usmerjevalnik je enotski vektor I, katerega smer sovpada s smerjo povprečne orientacije dolgih osi molekul. V nematskih tekočih kristalih smer sovpada s smerjo optične osi. Vektor I fenomenološko označuje daljnosežni red v razporeditvi molekul. Določa samo smer molekularne orientacije, ne daje pa nobenih informacij o tem, kako popolna je urejenost mezofaze. Merilo orientacijskega reda na velike razdalje je parameter naročila S, definirano kot sledi: S=1/2(3 ² θ -1) (*), kjer θ – kot med osjo posamezne molekule in direktorjem tekočega kristala. Povprečenje v (*) se izvede za celotno skupino molekul. Vrednost S=1 ustreza popolni orientacijski urejenosti, tj. idealnemu tekočemu kristalu, S=0 pa pomeni popolni orientacijski nered in ustreza nematiku, ki se je transformiral v izotropno tekočino.

Holesterični tekoči kristali so dobili ime po holesterolu, ker so v večini primerov estri holesterola. Hkrati poleg estrov holesterola tvori holesterično mezofazo še vrsta drugih snovi. Molekule vseh spojin, ki tvorijo holesterik, vsebujejo asimetričen ogljikov atom, povezan s štirimi kovalentnimi vezmi z različnimi atomi ali skupinami atomov. Takih molekul ni mogoče združiti same s seboj s preprosto superpozicijo, tako kot leva in desna roka. Imenujejo se kiralno molekule (iz starohebrejskega "dediča" - roka).

Holesterični tekoči kristali, sestavljeni iz kiralnih molekul, so po strukturi podobni nematikom, vendar imajo bistveno razliko. To je v tem, da je za razliko od nematika enakomerna orientacija molekul v holesteriku energijsko neugodna. Kiralne holesterične molekule so lahko razporejene med seboj vzporedno v tankem monosloju, vendar morajo biti v sosednji plasti molekule zasukane za določen kot. Energija takega stanja bo manjša kot pri enotni orientaciji. V vsakem naslednjem sloju se režiser I, ki leži v ravnini sloja, ponovno zavrti za majhen kot. Tako se v holesteričnem tekočem kristalu ustvari vijačna urejenost molekul (slika 7.20). Te spirale so lahko leve ali desne. Kot α med vektorji I sosednjih plasti je običajno stotink polnega obrata, tj. α≈1®. V tem primeru višina holesterične vijačnice R je nekaj tisoč angstromov in je primerljiva z valovno dolžino svetlobe v vidnem delu spektra. Nematske tekoče kristale lahko obravnavamo kot poseben primer holesteričnih tekočih kristalov z neskončno velikim spiralnim korakom (P→∞). Spiralno urejenost molekul se lahko uniči z električnim ali magnetnim poljem, ki deluje pravokotno na os vijačnice.

Smektični tekoči kristali so bolj urejeni kot nematski in holesterični. So kot dvodimenzionalni kristali. Poleg orientacijske urejenosti molekul, podobno urejenosti pri nematikih, obstaja še delna urejenost masnih središč molekul. V tem primeru direktor vsake plasti ne leži več v ravnini plasti, kot pri holesterikih, ampak tvori z njo določen kot.

Glede na naravo urejenosti molekul v plasteh smektične tekoče kristale delimo v dve skupini: smektiki z nestrukturnimi in smektiki s strukturnimi plastmi.

IN smektični tekoči kristali z nestrukturnimi plastmi središča mase molekul v plasteh se nahajajo kaotično, kot v tekočini. Molekule se lahko precej prosto gibljejo vzdolž plasti, vendar so njihova masna središča na isti ravnini. Te ravnine, imenovane smektične, se nahajajo na enaki razdalji drug od drugega, približno enake dolžini molekule. Na sl. Slika 7.21a prikazuje razporeditev molekul v takem smektiku. Pri smektičnem tekočem kristalu, prikazanem na sliki, smeri smeri smeri smeri I in normale n na ravnino sovpadata. Z drugimi besedami, dolge osi molekul so pravokotne na smektične plasti. Takšni tekoči kristali se imenujejo smektiki A. Na sl. Na sliki 7.21b je prikazan smektik z nestrukturnimi plastmi, pri katerem režiser ni usmerjen vzdolž normale na plast, ampak tvori z njo določen kot.Tekoči kristali s takšno razporeditvijo molekul se imenujejo smektiki C. V številnih smektični tekoči kristali imajo bolj zapleteno urejenost kot pri smektikih A in C. Primer je smektik F, pri katerem podrobnosti o urejenosti še niso v celoti raziskane.

IN smektiki s strukturnimi plastmiže imamo opravka s tridimenzionalnim statističnim urejanjem. Tudi tu ležijo središča mase molekul v smektičnih plasteh, vendar tvorijo dvodimenzionalno mrežo. Za razliko od kristalnih snovi pa lahko plasti prosto drsijo druga glede na drugo (kot pri drugih smektikih!). Zaradi tega prostega drsenja plasti so vsi smektiki na otip podobni milu. Od tod tudi njihovo ime (grška beseda "smegma" pomeni milo).V številnih smektikih je urejenost masnih središč molekul enaka kot v smektikih B, vendar je kot med direktorjem I in normalo n na plasti ni nič. V tem primeru nastane psevdoheksagonalna monoklinska ureditev. Takšni smektiki se imenujejo smektiki H. Obstajajo tudi smektiki D, ki so blizu kubični strukturi s telesno centrirano mrežo. Med novo sintetiziranimi tekočimi kristali so taki, ki jih ne moremo uvrstiti med nematike, holesterike in smektike. Običajno jih imenujemo eksotične mezofaze. Sem sodijo na primer tako imenovani diskasti tekoči kristali ali diskotiki, ki jih intenzivno proučujemo.

1.3. Polarizacijska mikroskopija je prva metoda za preučevanje tekočih kristalov, torej iz slike, ki jo opazuje raziskovalec v polarizacijskem mikroskopu križanih polarizatorjev, lahko presodi, kakšna mezofaza, kakšna tekoče kristalna faza nastane. To je značilna slika za nematsko fazo, katere molekule tvorijo le orientacijski red. Tako izgleda smektična faza. Da bi dobili idejo o obsegu vsega tega, to je, da je veliko večji od molekularnega obsega: širina slike je na stotine mikronov, to je makroskopska slika, veliko večja od valovne dolžine vidne svetlobe. In z analizo takšnih slik je mogoče presoditi, kakšna struktura obstaja. Seveda obstajajo natančnejše metode za določanje strukture in nekaterih strukturnih značilnosti teh mezofaz - metode, kot so analiza rentgenske difrakcije, različne vrste spektroskopije - to nam omogoča, da razumemo, kako in zakaj so molekule pakirane na tak ali drugačen način. .

Holesterična mezofaza izgleda takole - ena tipičnih slik.

Pri spremembi temperature se opazi sprememba loma, torej se spremenijo barve, približamo se prehodu - in opazi se prehod v izotropno talino, se pravi, da je vse potemnelo, v prekrižanih polarizatorjih se vidi temna slika.

Polimeri s tekočimi kristali.

Polimeri s tekočimi kristali (LC) so visokomolekularne spojine, ki lahko pod določenimi pogoji (temperatura, tlak, koncentracija v raztopini) preidejo v stanje LC. LC stanje polimerov je ravnovesno fazno stanje, ki zavzema vmesni položaj med amorfnim in kristalnim stanjem, zato ga pogosto imenujemo tudi mezomorfno ali mezofazno (iz grškega mesos - vmesno). Značilne lastnosti mezofaze so prisotnost orientacijskega reda v razporeditvi makromolekul (ali njihovih fragmentov) in anizotropija fizikalnih lastnosti v odsotnosti zunanjih vplivov. Zelo pomembno je poudariti, da LC faza nastane spontano, medtem ko je orientacijski red v polimeru zaradi visoke anizodiametrije (asimetrije) makromolekul enostavno inducirati s preprostim raztezanjem vzorca.

Če polimeri zaradi toplotnega delovanja (segrevanja ali ohlajanja) preidejo v LC stanje ali mezofazo, jih imenujemo termotropni LC polimeri, če pa LC faza nastane pri raztapljanju polimerov v določenih topilih, jih imenujemo liotropni LC polimeri.

Prvi znanstveniki, ki so napovedali možnost, da polimeri tvorijo mezofazo, so bili V.A. Kargin in P. Flory.

Polimeri s tekočimi kristali (LCP) so razred edinstvenih termoplastov, ki vsebujejo predvsem benzenove obroče v polimernih verigah, ki so paličaste strukture, organizirane v velike vzporedne matrice. So visokokristalni, naravno ognjeodporni, termotropni (taljeno usmerjeni) termoplasti. Čeprav so podobni polkristalnim polimerom, imajo LCP svoje posebne značilnosti.

Tradicionalni polkristalni polimeri imajo pri taljenju kaotično (neurejeno) strukturo, ki pri ohlajanju tvori visoko urejene kristalne regije, obdane z amorfno matriko. Molekule LCP ostanejo dobro urejene tudi v talini in zlahka drsijo druga mimo druge, ko jih strižemo. Posledično imajo zelo nizko viskoznost taline, kar olajša polnjenje zelo tankih sten in reprodukcijo najbolj zapletenih oblik. Izkazujejo zelo malo (ali nič) krčenja v smeri toka in zahtevajo zelo malo časa za strjevanje ali strjevanje. Da bi omogočili natančno delovanje postopka, številna proizvodna podjetja in oblikovalci uporabljajo polimere s tekočimi kristali za izdelavo tankostenskih delov, ki bodo morda morali prenesti visoke temperature.

Vectra E130: električne znamke LCP
Vectra Liquid Crystal Polymers (LCP), ki jih proizvaja Ticona (oddelek za inženirske polimere družbe Celanese/Hoechst AG), so visokokristalni, termotropni (usmerjeni k fuziji) termoplasti, ki lahko zagotovijo izjemno natančne in stabilne dimenzije, odlično delovanje pri visokih temperaturah, visoko togost in kemična odpornost, kadar se uporablja za izdelavo zelo tankih sten. Polimer ima tudi nizek koeficient toplotnega raztezanja, enak v vseh treh osnih dimenzijah (x,y,z). Lahko prenese temperature spajkanja za površinsko montažo, vključno s tistimi, ki so potrebne za spajkanje brez svinca. Takšne lastnosti so vodile k uporabi Vectra LCP za številne elektronske aplikacije, kot so vtičnice, tuljave, stikala, konektorji in senzorji. Številne znamke so prekašale keramiko, duroplaste in drugo visokotemperaturno plastiko, ne da bi proizvedle ostanke ogljika (ali zanemarljive količine).
Ko je Vaupell Industrial Plastics moral ustvariti notranjo oblogo ohišja baterije za vojaško natančno napravo za nočno opazovanje, je uporabil Vectra E130i LCP, da bi olajšal razvoj izdelka s praktično odpravo krčenja pri oblikovanju. Izdelek je zagotovil tudi odlično vzdržljivost v širokem temperaturnem območju.

Notranje tesnilo ohišja baterije je vstavljeno v aluminijasto zunanjo lupino, razmak med njima ni večji od 0,05 mm. Del, izdelan v obliki lista detelje, ima največjo velikost preseka 5,08 cm, dolžina je prav tako 5,08 cm, stene, odprte spodaj in zgoraj, imajo debelino 0,56 mm. Zaobljena prirobnica vzdolž celotnega zgornjega roba ga drži na mestu znotraj zunanje lupine.

Visoko zmogljivi LCP naslednje generacije
DuPontova tekoče kristalna polimerna smola naslednje generacije, Zenite LCP, obljublja večjo trdnost, togost in natančnost v konektorjih elektronskih naprav in drugih oblikovanih komponentah. Testiranje je pokazalo, da konektorji, oblikovani iz Zenite 6130LX, nudijo odlično odpornost proti poškodbam med avtomatiziranim vstavljanjem zatičev in sestavljanjem plošče. Nova smola lahko proizvede tudi dele z manj deformacijami, kar izboljša prileganje delov in poveča temperaturo, pri kateri preide mejo tečenja pri spajkanju. Pri rušilnem testiranju glave hrbtne plošče je nova smola povzročila 21-odstotno povečanje odpornosti proti zlomu, 32-odstotno povečanje upogiba pred odpovedjo in bolj duktilen/manj krhek vzorec zloma. Pri testiranju se uporablja stiskalnica, opremljena z orodjem s koničastim koncem, da potisne stene konektorjev narazen. Izmerili smo lomno silo in upogib stene. Izboljšave trdnosti in togosti glede na standardne podatke so očitne tudi pri natezni trdnosti, natezni trdnosti, upogibnem modulu in upogibni trdnosti.

Vectra MT LCP medicinski razredi
Vectrin tekočekristalni polimer je nadomestil nerjaveče jeklo v vrsti medicinskih aplikacij. Izbrani razredi Vectra LCP so skladni s predpisi USP razreda VI in so odporni na gama žarke, parno avtoklaviranje in večino metod kemične sterilizacije.

4.2.2. Steklasta in visokoelastična stanja polimerov

Steklasto stanje je ena od oblik trdnega stanja amorfnih polimerov, za katero so značilne majhne elastične deformacije z visokimi vrednostmi elastičnega modula E≈2,2·10 3 -5·10 3 MPa. Te deformacije so povezane z rahlo spremembo razdalje med atomi in veznih kotov glavne verige.

Za visoko elastično stanje so značilne velike reverzibilne deformacije (do 600-800%) in nizke vrednosti modula elastičnosti polimera (0,2-2 MPa). Raztezanje polimera med visoko elastično deformacijo spremlja sproščanje energije v obliki toplote, krčenje pa stiskanje. Modul elastičnosti deformabilnega polimera narašča z naraščajočo temperaturo, medtem ko modul elastičnosti v steklastem stanju pada. Visoko elastična deformacija nastane skozi čas, saj je posledica gibanja segmentov in je torej relaksacijski molekularno-kinetični proces.

Narava elastične sile, ki nastane med deformacijo polimerov v steklastih in visokoelastičnih stanjih, je obravnavana v poglavju. 2.2.1. V prvem primeru je povezana s spremembo notranje energije, v drugem - entropije. Molekularni mehanizem entropijske elastičnosti, povezan z obnovo najverjetnejših velikosti makromolekularnih tuljav, je podrobno obravnavan v poglavju. 2.2.

Visoko elastično stanje se najbolj jasno kaže v "zamreženih" gumah, tj. guma V linearnih polimerih je ireverzibilna deformacija superponirana na reverzibilno deformacijo, tj. tok. Visoko elastično stanje lahko opazimo v polimerih v različnih temperaturnih območjih - od -100 do 200 °C. Tehnična uporaba visoko elastičnih materialov je povezana z njihovimi lastnostmi blaženja udarcev in nizkim modulom elastičnosti.

Ko so izpostavljeni zunanji periodični sili visoke frekvence, lahko polimeri, ki so v visoko elastičnem stanju, preidejo v elastično-trdo deformacijsko stanje, ki ni povezano z "zamrznitvijo" mobilnosti segmentov (tabela 4.1). Tovrsten posteklenitveni prehod v poljih sile pri temperaturah nad temperaturo strukturnega posteklenitve imenujemo mehanski posteklenitveni prehod. O naravi tega pojava smo razpravljali prej v razdelku. 2.3.4.

Steklasti prehod polimerov je relaksacijski proces. Povezana je s sprostitvijo, t.j. s premikanjem segmentov makromolekul, ki vsebujejo 5-20 atomov glavne verige (odvisno od njene prožnosti). Ta proces ima izrazit kooperativni značaj.

Pri posteklenjenju pride do nenadnih sprememb v toplotni kapaciteti, temperaturnem koeficientu prostorninskega raztezanja in koeficientu toplotne stisljivosti, na krivuljah specifičnega volumna, entalpije in entropije pa opazimo le pregib. Pri T T s drugi odvodi Gibbsove funkcije

nenadoma spremenijo, kar je znak faznega prehoda drugega reda. Kljub temu posteklenitev ni fazni prehod,

Tabela 4.1 Temperatura posteklenitve, sterični faktor (fleksibilnost) σ in Kuhnov segment različnih razredov polimerov

saj vodi v neravnovesno metastabilno stanje sistema. To potrjujejo številne kinetične značilnosti:

monotono in neomejeno znižanje temperature posteklenitve z zmanjšanjem hitrosti hlajenja in obratno;

v nasprotni smeri spremembe toplotne kapacitete pri posteklenjenju in faznem prehodu drugega reda (pri posteklenjenju se toplotna kapaciteta zmanjša).

Običajno se temperatura posteklenitve spremeni za približno 3 °C, ko se hitrost ohlajanja spremeni za faktor 10, le v nekaterih primerih pa se lahko spremeni za 10-15 °C. Bartenev je predlagal formulo za izračun temperature posteklenitve pri različnih stopnjah temperaturnih sprememb:

kjer je c materialna konstanta; hitrost sogrevanja v °C/s.

Teorije steklenega prehoda. Mobilnost katere koli kinetične enote je določena z relaksacijskim časom t, ki je v skladu s formulo (2.93) eksponentno odvisen od aktivacijske energije. Dokazano je, da z nižanjem temperature aktivacijska energija za gibanje segmentov hitro narašča, kar je povezano z zmanjšanjem prostega volumna polimera in povečanjem kooperativnega relaksacijskega sistema. Med steklastim prehodom prosti volumen doseže minimalno vrednost in gibanje segmentov se ustavi. Prosti volumen polimera Vst je določen z izrazom:

kjer je V skupna prostornina, tj. realna prostornina polimernega telesa; V 3 - zasedeni volumen, ki je enak volumnu makromolekul. Prosti volumen je razporejen po polimeru v obliki mikropor, katerih izvor je povezan s heterogenostjo strukture.

Sprememba prostornine telesa med segrevanjem je označena s koeficientom

razširitve. Pri T > T c je sprememba prostornine polimera v glavnem določena s spremembo prostega volumna; ekspanzijski koeficient za to območje je označen z 1. Pri 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:

V teoriji Gibbsa in Di Marzia je proces posteklenitve polimera obravnavan z vidika termodinamičnega stanja sistema, ki ga določa število možnih konformacij makromolekule. Predpostavlja se, da se možni načini usmerjanja verižnih enot lahko zmanjšajo na dva skrajna primera, ki ustrezata visokim ε 1 in nizkim ε 2 energijskim vrednostim konformerjev. V zvezi z rotacijskim izomernim modelom verige lahko prve pripišemo ±gauche izomerom, druge pa trans izomerom. Pri T > T c je za polimer značilen velik konformacijski niz in pomembna molarna konformacijska entropija S K . Z nižanjem temperature se zmanjša intenzivnost toplotnega gibanja segmentov, tj. prožnost verige, zato so konformacije, ki ustrezajo velikim (ε 1) vrednostim notranje energije, zamrznjene in S K se zmanjša. Pri določeni temperaturi T = T 2 postane prehod trans konformacij v "+" ali "-" gauche nemogoč in toplotno gibanje segmentov se ustavi. To pomeni, da je ∆S K = 0, če za izračun konformacijske entropije uporabimo Boltzmannovo formulo in predpostavimo, da je termodinamična verjetnost enaka konformacijskemu številu.

Ker je T2 temperatura, pri kateri presežna entropija preohlajene tekočine (v tem primeru amorfnega polimera) v primerjavi s kristalom postane enaka nič, se posteklenitev v teoriji Gibbs-Di Marzio šteje za fazni prehod drugega reda. Dejansko so med posteklenjenjem opazili nekatere formalne znake takšnega prehoda - skok v toplotni kapaciteti, ostro spremembo koeficienta prostorninskega raztezanja itd. Poleg tega se je pokazalo, da med posteklenjevanjem pride do prerazporeditve gauche in potekajo trans izomeri, kot predlaga Gibbs-Deejeva teorija Marzio. V praksi se je izkazalo, da je T c > T 2 vedno. Zato so avtorji teorije predpostavili, da je T 2 = T c le pri infinitezimalnih hitrostih ohlajanja polimera, ko so relaksacijski pojavi v polimerih zmanjšani na minimum. Toda tudi pod tem pogojem je nepravilno identificirati stekleni prehod s faznim prehodom drugega reda, ker stekleni prehod fiksira metastabilno stanje, katerega entropija je pri kateri koli temperaturi večja od entropije kristalnega stanja. Tako je treba upoštevati, da obstajata dva neodvisna prehoda pri T 2 in T c, ki med seboj korelirata. Termodinamična teorija steklastega prehoda je bila nadalje razvita v delih Adama in Gibbsa.

Kinetična teorija steklastega prehoda. Za polarne polimere z močnimi medmolekularnimi interakcijami daje dobre rezultate Žurkova teorija, ena prvih teorij steklastega prehoda. Po tej teoriji je posteklenitev polimera, tj. prenehanje toplotnega gibanja segmentov je posledica tvorbe prostorske mreže šibkih medmolekularnih kohezivnih vezi - dipol, donor-akceptor (vključno z vodikom).

Energija medmolekularne interakcije je malo odvisna od temperature, medtem ko je energija toplotnega gibanja enot sorazmerna kT. Z zniževanjem temperature se energija toplotnega gibanja zmanjšuje in ko se izkaže, da je premajhna za premagovanje sil medmolekulske interakcije, nastane mreža medmolekulskih vezi, t.j. stekleni prehod V tem primeru je za prehod v steklasto stanje dovolj, da "zamrznemo" mobilnost Kuhnovih segmentov, medtem ko se ohrani gibanje drugih strukturnih elementov - povezav, stranskih substituentov.

Tvorba medmolekularnih vezi pri prehodu v steklasto stanje za številne polarne polimere - poliamide, polivinilalkohol, želatino - je bila dokazana z IR spektroskopijo. V skladu s teorijo Žurkova se z naraščajočo polarnostjo polimera in posledično togostjo verige povečuje vrednost temperature posteklenitve (slika 4.7).

Blokiranje polarnih skupin polimerov z uvedbo majhnih dodatkov spojin z nizko molekulsko maso povzroči zmanjšanje medmakromolekularne interakcije in s tem temperaturo steklastega prehoda. Eksperimentalni podatki potrjujejo to stališče.

Na podlagi zgoraj navedenega je očitno, da bo temperatura posteklenitve odvisna predvsem od dejavnikov, ki določajo prožnost verige in možnost konformacijskih prehodov. Fleksibilnost verige določa narava vezi v glavni verigi, pa tudi volumen in polarnost substituentov v tej verigi. Znano je na primer, da vnos eterskih vezi v verigo poveča njeno prožnost, amidne skupine pa jo zmanjšajo. V skladu s tem se v prvem primeru temperatura posteklenitve zmanjša, v drugem pa se poveča (glej tabelo 4.1). Vpliv poslanca se največkrat kaže na naslednji način:

tako imenovani nasipni nedeformabilni substituenti povečajo temperaturo posteklenitve, na primer za polistiren in polivinilnaftalen je 100 °C oziroma 211 °C;

prožne stranske skupine znižujejo temperaturo posteklenitve, na primer polimetil akrilat in polibutil akrilat imata temperaturo posteklenitve 2 ° C oziroma -40 ° C;

Povečanje polarnosti substituenta vodi do zmanjšanja prožnosti verige zaradi omejevanja svobode njenega vrtenja in posledično do povečanja temperature steklastega prehoda.

Kot že omenjeno, slednje v območju nizkih molekulskih mas vpliva na temperaturo posteklenitve polimera. To je razloženo s povečanjem prostega volumna polimera, ki vsebuje kratke verige, saj njihovi konci preprečujejo gosto pakiranje makromolekul. Presežek prostega volumna polimera z nizko molekulsko maso vodi do tega, da se konformacijski prehodi makromolekul lahko pojavijo pri nižjih temperaturah v primerjavi s polimerom z večjo molekulsko maso.

Pri zamreženih polimerih pride do nasprotnega pojava - zamreženje "združi" makromolekule, kar povzroči zmanjšanje prostega volumna in zvišanje temperature posteklenitve "zamreženega" polimera v primerjavi z linearni.

Objavljamo prepis predavanja višjega raziskovalca na Oddelku za makromolekularne spojine Fakultete za kemijo Moskovske državne univerze, izrednega profesorja, doktorja kemijskih znanosti, nagrajenca Predsedniške nagrade Ruske federacije za mlade znanstvenike za leto 2009. , Alexey Bobrovsky, ki je bil 2. decembra 2010 v Politehničnem muzeju v okviru projekta "Javna predavanja Polit. RU".

Poglej tudi:

Besedilo predavanja. 1. del

Dober večer! Rad bi nekoliko spremenil pravilnik: predavanje je sestavljeno iz dveh delov: najprej tekoči kristali, nato tekočekristalni polimeri, zato predlagam, da po prvem delu postavite nekaj vprašanj. Lažje bo.

Rad bi povedal, da glavna naloga, ki sem si jo zadal pri pripravah na to predavanje, ni toliko, da vas naložim z obilico informacij o tekočih kristalih in njihovi uporabi, ampak da vas nekako navdušim za tekoče kristale, vam dam nekaj začetnih konceptov: kaj so in pokažejo, kako lepi in zanimivi so, ne z utilitarističnega vidika (kje jih je mogoče uporabiti), temveč z vidika znanosti in umetnosti (kako lepi so sami po sebi). Načrt mojega poročila.

Najprej vam bom povedal, kdaj in kako so odkrili tekoče kristalno stanje, kaj dela tekoče kristale edinstvene v primerjavi z drugimi predmeti, v drugem delu mojega poročila pa bom govoril o tekočih kristalnih polimerih in zakaj so zanimivi in ​​čudoviti .

Vsi vedo, da v večini snovi molekule tvorijo kristalno stanje, molekule tvorijo tridimenzionalno kristalno mrežo, urejeno v treh dimenzijah, pri segrevanju na določeno temperaturo pa opazimo fazni prehod iz tridimenzionalnega urejenega stanja v neurejeno tekoče stanje in z nadaljnjim segrevanjem - v plinasto stanje . Izkazalo se je, da obstajajo nekatere vmesne faze, ki imajo agregatno stanje tekočine, vendar imajo kljub temu nek red: ne tridimenzionalni, ampak dvodimenzionalni ali kakšen drug degeneriran red. Zdaj bom pojasnil, o čem govorimo.

Prvo poročilo o nenavadnem stanju snovi - tekočem kristalnem stanju snovi, čeprav ta izraz takrat še ni obstajal - je bilo leta 1888. Po nekaterih drugih podatkih je bilo tako nenavadno stanje snovi zabeleženo leta 1850, splošno sprejeto pa je, da je leta 1888 avstrijski znanstvenik Friedrich Reinitzer preučeval snov holesteril benzoat - derivat holesterola - in ugotovil, da pri segrevanju na 145° se kristalna faza (bel prah) spremeni v čudno motno tekočino, pri nadaljnjem segrevanju na 179° pa opazimo prehod v navadno prozorno tekočino. To snov je poskušal prečistiti, saj ni bil prepričan, da ima čisti holesteril benzoat, vendar sta bila ta dva fazna prehoda kljub temu reproducirana. Vzorec te snovi je poslal svojemu prijatelju fiziku Ottu von Lehmannu. Lehman je proučeval navadne kristale, vključno s plastičnimi kristali, ki so mehki na dotik in se razlikujejo od običajnih trdih kristalov. Glavna metoda študija je bila polarizacijska optična mikroskopija - mikroskop, v katerem svetloba prehaja skozi polarizator, prehaja skozi snov in nato skozi analizator - skozi tanko plast snovi. Ko kristale določene snovi postavimo med polarizator in analizator, lahko vidimo teksture - značilne slike za različne kristalne snovi - in tako proučujemo optične lastnosti kristalov. Izkazalo se je, da mu je Otto von Lehmann pomagal razumeti, kaj je bil razlog za vmesno stanje, zablodo. Otto von Lehmann je bil resno prepričan, da so vse lastnosti kristalnih snovi, kristalov, odvisne izključno od oblike molekul, torej ni pomembno, kako se nahajajo v tem kristalu, pomembna je oblika molekul. In v primeru tekočih kristalov je imel prav - oblika molekul določa sposobnost tvorbe tekoče kristalne faze (predvsem oblika molekul). Tukaj bi rad govoril o glavnih zgodovinskih fazah študija tekočih kristalov, po mojem mnenju najpomembnejših.

Leta 1888 je Reinitzer zapisal, da obstajajo kristali, katerih mehkoba je taka, da jih lahko imenujemo tekoči, nato je Lehmann napisal članek o tekočih kristalih, pravzaprav je skoval izraz tekoči kristali. Pomembna zgodovinska epizoda: sovjetski fizik Fredericks je v 20-ih in 30-ih letih preučeval vpliv različnih magnetnih in električnih polj na optične lastnosti tekočih kristalov in odkril pomembno stvar: orientacija molekul v tekočih kristalih se zelo zlahka spremeni pod vpliv zunanjih polj, ta pa so zelo šibka in se zelo hitro spreminjajo. Od poznih 60-ih se je začel razcvet študija tekočekristalnih sistemov in tekočekristalnih faz, kar je povezano z dejstvom, da so se jih naučili uporabljati. Najprej za sisteme za prikaz informacij v običajnih elektronskih digitalnih urah, nato v kalkulatorjih, s prihodom računalniške tehnologije pa je postalo jasno, da se tekoči kristali lahko aktivno uporabljajo za izdelavo zaslonov. Takšen tehnološki preskok je seveda spodbudil študij tekočih kristalov z vidika temeljne znanosti, vendar bi rad opozoril, kako velik je časovni razkorak med znanstvenimi odkritji, povezanimi s tekočimi kristali. Pravzaprav so se ljudje zanje zanimali iz radovednosti, utilitarnega interesa ni bilo, nihče jih ni znal uporabljati, poleg tega pa je bila v tistih letih (20-30) relativnostna teorija veliko bolj zanimiva. Mimogrede, Fredericks je bil popularizator relativnostne teorije v Sovjetski zvezi, nato pa je bil zatran in umrl v taboriščih. Pravzaprav je minilo 80 let od odkritja tekočih kristalov, dokler se jih niso naučili uporabljati. Ta primer pogosto navajam, ko govorim o posebnostih financiranja znanosti.

Rad bi se osredotočil na glavne vrste tekoče kristalne faze. Kako deluje mezofaza, in sicer tekoče kristalna faza?

Značilno je, da tekoče kristalno fazo tvorijo molekule, ki imajo paličasto ali diskasto obliko, to pomeni, da imajo obliko anizometrije, predvsem palice ali diski. Lahko si predstavljate dober eksperiment, ki ga je enostavno postaviti: če naključno nasujete palčke v škatlo in jo stresete, potem boste zaradi tega tresenja opazili, da so palčke same zložene vzporedno, kar je tudi najpreprostejši nematik faza je urejena. Obstaja orientacijski red vzdolž določene smeri, vendar je središče mase molekul neurejeno. Obstajajo veliko bolj zapletene faze, na primer smektičnega tipa, ko je središče mase v ravninah, torej takšne plastne faze. Holesterična faza je zelo zanimiva: njena lokalna urejenost je enaka kot pri nematski, obstaja orientacijska urejenost, vendar se na razdalji stotin nanometrov oblikuje spiralna struktura z določeno smerjo zasuka in videz ta faza je posledica dejstva, da so molekule kiralne, kar pomeni, da je potrebna molekularna kiralnost (kasneje bom razložil, kaj je to), da se oblikuje tak spiralni zasuk. Tudi ta faza ima zanimive lastnosti, tako kot nematska, in lahko najde tudi kakšno aplikacijo. Faze, o katerih sem govoril, so najenostavnejše. Obstajajo tako imenovane modre faze.

Na njih se bom malo ustavil, ko bom govoril o polimerih, to je malo povezano z mojim delom. Tukaj te črte označujejo smer orientacije molekul, glavni strukturni element takih faz pa so takšni valji, v katerih se orientacija dolgih osi molekul spretno spreminja, to je, da je v središču tega valja orientacija vzdolž osi valja, in ko se odmika proti obodu, opazimo vrtenje. Te faze so zelo zanimive z vidika strukture, zelo lepe v polarizacijskem mikroskopu in pomembno je omeniti, da v primeru tekočih kristalov z nizko molekulsko maso te faze obstajajo v kakšnih desetinkah stopinje, v najboljšem primeru 2 -3° temperaturno območje, pri polimerih pa mi je uspelo ujeti te zanimive strukture, o katerih vam bom povedal kasneje. Malo kemije. Kakšne so strukture molekul tekočih kristalov?

Običajno obstaja aromatski del 2-3 benzenovih obročev, včasih sta lahko dva aromatska obroča neposredno povezana, lahko obstaja povezovalni del. Pomembno je, da je ta fragment podolgovat, to pomeni, da je njegova dolžina večja od njegove širine, in da je precej tog in je možna rotacija okoli dolge osi, vendar pri tem vrtenju oblika ostaja podolgovata. To je zelo pomembno za nastanek tekoče kristalne faze. Pomembna je prisotnost prožnih repov v molekuli - to so različni alkilni repi, pomembna pa je prisotnost različnih polarnih substituentov. To je pomembno za aplikacijo in ustvarja dipolne momente in sposobnost preusmeritve v zunanjih poljih, kar pomeni, da je ta molekula sestavljena iz dveh glavnih delov: mezogenega fragmenta z nekim substituentom (polarnim ali nepolarnim) in upogljivega repa ki se lahko upogne. Zakaj je to potrebno? Deluje kot notranji mehčalec, ker če vzamete toge molekule, bodo kristalizirale - tvorile bodo tridimenzionalni kristal brez kakršnih koli mezofaz, brez tekočih kristalnih faz, upogljivi rep pa pogosto pomaga, da nastane vmesna faza med kristalom. in navadna izotropna tekočina. Druga vrsta molekul so molekule v obliki diska. Tukaj je splošna struktura takih diskov, ki lahko tvorijo tudi mesafaze, vendar imajo popolnoma drugačno strukturo kot faze, ki temeljijo na podolgovatih molekulah. Rad bi vam poudaril, kako lepi so tekoči kristali pod polarizacijskim mikroskopom.

Polarizacijska mikroskopija je prva metoda za preučevanje tekočih kristalov, torej iz slike, ki jo opazuje raziskovalec v polarizacijskem mikroskopu križanih polarizatorjev, lahko presodi, kakšna mezofaza, kakšna tekoče kristalna faza nastane. To je značilna slika za nematsko fazo, katere molekule tvorijo le orientacijski red. Tako izgleda smektična faza. Da bi dobili idejo o obsegu vsega tega, to je, da je veliko večji od molekularnega obsega: širina slike je na stotine mikronov, to je makroskopska slika, veliko večja od valovne dolžine vidne svetlobe. In z analizo takšnih slik je mogoče presoditi, kakšna struktura obstaja. Seveda obstajajo natančnejše metode za določanje strukture in nekaterih strukturnih značilnosti teh mezofaz - metode, kot so analiza rentgenske difrakcije, različne vrste spektroskopije - to nam omogoča, da razumemo, kako in zakaj so molekule pakirane na tak ali drugačen način. .

Druga vrsta slike je koncentrirana raztopina kratkih fragmentov DNK (vodna raztopina) – takšno sliko so dobili na Univerzi v Koloradu. Na splošno je pomen in značilnosti tvorbe tekočih kristalnih faz v bioloških objektih tema za ločeno veliko razpravo in nisem strokovnjak za to, vendar lahko rečem, da lahko številni polimeri biološke narave proizvajajo tekočino kristalna faza, vendar je to običajno liotropna tekoče kristalna faza, tj. Pomembno je, da je prisotno topilo, kot je voda, da nastane ta tekoče kristalna faza. To so slike, ki sem jih prejel.

Tako izgleda holesterična mezofaza - ena tipičnih slik. Rad bi pokazal, kako lepi so fazni prehodi: ko se temperatura spremeni, lahko opazimo fazni prehod.

Pri spremembi temperature se opazi sprememba loma, torej se spremenijo barve, približamo se prehodu - in opazi se prehod v izotropno talino, se pravi, da je vse potemnelo, v prekrižanih polarizatorjih se vidi temna slika.

V drugem primeru je malo bolj zapleteno: najprej je vidna temna slika, vendar nas narava vara, molekule so preprosto usmerjene tako, da so videti kot izotropna talina, vendar je bila tekoče kristalna faza. Tukaj je prehod v drugo tekoče kristalno fazo - ob ohlajanju bolj urejene spremembe orientacije. Rdeča barva je povezana s spiralno strukturo z določenim korakom vijačnice, korak vijačnice pa se spreminja, vijačnica se zvija, zato pride do spremembe barv. Vidne so različne disklinacije, torej spirala se zvija in zdaj bo na neki točki opazna kristalizacija tega vzorca, vse to bo postalo modro. To izkazujem s tem, da je eden od mojih osebnih motivov za proučevanje npr. tekočih kristalov njihova lepota, z užitkom jih gledam skozi mikroskop, to imam veselje početi vsak dan, podpira pa se tudi estetski interes. po znanstvenem interesu. Zdaj bo prišlo do kristalizacije, vse se dogaja v realnem času. Nimam nobenih dodatkov, je navaden podstavek za milo, nameščen na mikroskopu, tako da je kvaliteta primerna. Tu rastejo sferuliti te spojine. To spojino so za nas sintetizirali kemiki na Češkem. (Sami sintetiziramo tudi spojine LCD.) Nekaj ​​je treba povedati o tem, zakaj se široko uporabljajo.

Vsak od nas nosi s seboj majhno količino tekočih kristalov, saj vsi monitorji mobilnih telefonov temeljijo na tekočih kristalih, da ne omenjamo računalniških monitorjev, zaslonov, televizijskih monitorjev in resne konkurence plazemskih monitorjev in LED monitorjev nasploh – torej, kot kolikor vem (nisem strokovnjak za to), ne. Tekoči kristali so stabilni in ne potrebujejo veliko napetosti za preklop slike - to je zelo pomembno. V tekočih kristalih opazimo pomembno kombinacijo, tako imenovano anizotropijo lastnosti, to je različnost lastnosti v različnih smereh v mediju, njihovo nizko viskoznost, z drugimi besedami, fluidnost, mogoče je ustvariti nekakšno optično naprava, ki bi preklapljala in reagirala z značilnim preklopnim časom milisekund ali celo mikrosekund, je takrat, ko oko ne opazi hitrosti te spremembe, zato je možen obstoj LCD-jev in televizijskih zaslonov ter zelo visoka občutljivost na zunanja polja. Ti učinki so bili odkriti pred Fredericksom, vendar jih je proučeval on, in orientacijski prehod, o katerem bom zdaj govoril, se imenuje Fredericksov prehod. Kako deluje preprosta številčnica digitalne ure in zakaj se tekoči kristali tako pogosto uporabljajo?

Naprava izgleda takole: obstaja plast tekočih kristalov; palčke predstavljajo smer orientacije v molekuli tekočega kristala, seveda niso v merilu, so precej manjše od ostalih elementov oblikovanja, polarizatorja sta dva, prekrižana sta tako, da če ne bi bilo plasti tekočih kristalov, svetloba ne bi prešla skozi njih. Obstajajo steklene podlage, na katere je nanesen tanek prevodni sloj, da lahko deluje električno polje; Obstaja tudi tako zapletena plast, ki molekule tekočega kristala usmeri na določen način, orientacija pa je nastavljena tako, da so na zgornjem substratu molekule usmerjene v eno smer, na drugem substratu pa pravokotno. , to je organizirana je zasukana orientacija molekul tekočega kristala, tako da je svetloba, ko pade na polarizator, polarizirana - vstopi v tekoči kristalni medij, ravnina njene polarizacije pa se vrti v skladu z orientacijo tekočine. kristalna molekula – to so lastnosti molekul tekočih kristalov. In v skladu s tem, zaradi dejstva, da se vrti za 90 ° v ravninski polarizaciji, gre svetloba skozi to geometrijo mirno in če se uporabi električno polje, se molekule poravnajo vzdolž električnega polja in zato polarizirana svetloba ne spremeni svoje polarizacije in ne more skozi drug polarizator. Tako se pojavi temna slika. V resnici se na ročni uri uporablja ogledalo in lahko se naredijo segmenti, ki omogočajo vizualizacijo neke slike. To je najpreprostejša shema, seveda so monitorji s tekočimi kristali veliko bolj kompleksne strukture, večplastni, plasti so običajno zelo tanke - od deset nanometrov do mikronov - vendar je princip v bistvu enak in ta prehod je, ko sprememba usmerjenosti molekul vzdolž električnega ali magnetnega polja (monitorji uporabljajo električno polje, ker je lažje) se imenuje Fredericksov prehod (učinek) in se aktivno uporablja v vseh tovrstnih napravah. Prvi prototip je nematični zaslon v številčnici.

In to je slika, ki prikazuje, kako majhno električno polje je potrebno za preusmeritev molekule tekočega kristala. Pravzaprav je to galvanska celica, sestavljena iz dveh krompirjev kot elektrolita, to pomeni, da je za takšno preusmeritev potrebna zelo majhna napetost v območju 1 V, zato se te snovi tako pogosto uporabljajo. Druga uporaba, in govorimo o holesteričnih tekočih kristalih, o katerih bom podrobneje govoril, je posledica dejstva, da lahko spremenijo barvo glede na temperaturo.

To je posledica različnega naklona spirale in je mogoče vizualizirati na primer porazdelitev temperature. Končal sem govoriti o tekočih kristalih z majhnimi molekulami in pripravljen sem poslušati vaša vprašanja o njih, preden preidem na polimerne tekoče kristale.

Diskusija na predavanju. 1. del

Tatjana Suhanova, Inštitut za bioorgansko kemijo: Odgovorite na vprašanje amaterja: v kakšnem obsegu se spreminja barva tekočih kristalov in kako je to odvisno od njihove strukture?

Aleksej Bobrovsky: Govorimo o holesteričnih tekočih kristalih. Tukaj se barva spreminja glede na korak holesterične vijačnice. Obstajajo holesteriki, ki selektivno odbijajo svetlobo v UV-območju oziroma nevidnem območju, in obstajajo holesteriki, ki zaradi te periodičnosti selektivno odbijajo svetlobo v infrardečem območju, to je, govorimo o mikronih, desetinah mikronov in v v primeru barvnih slik, ki sem jih pokazal v polarizirani optični mikroskopiji, je tam bolj zapleteno, barva pa je posledica dejstva, da se polarizirana svetloba, ravnina polarizacije v tekočem kristalu, vrti drugače, to pa je odvisno od valovna dolžina. Obstaja zapletena paleta barv in pokrito je celotno vidno območje, kar pomeni, da lahko ustvarite različne barve.

Boris Dolgin: Nam lahko poveste kaj več o življenju?

Aleksej Bobrovsky: O življenju? Konkretno o vlogi tekočih kristalov v biologiji?

Boris Dolgin: Da.

Aleksej Bobrovsky: Na žalost to sploh ni moja tema. Na koncu vam dam povezavo do knjige. Najprej, ko govorijo o povezavi tekočih kristalov v biologiji, govorijo o tem, kako jih je mogoče uporabiti v medicini - obstaja veliko različnih možnosti. V lipidnih celičnih membranah se tekoče kristalno stanje pojavi pri razumnih bioloških temperaturah.

Boris Dolgin: In to sploh ni artefakt, ampak je dodatna raziskava.

Aleksej Bobrovsky: Da. Zdi se mi, da vloga tekoče kristalnega stanja še vedno ni zares znana in včasih obstajajo dokazi, da lahko DNK v celici obstaja v tekočem kristalnem stanju, vendar je to tema za prihodnje raziskave. To ni moje znanstveno področje. Bolj me zanimajo tekoče kristalni sintetični polimeri, o katerih bom še govoril.

Boris Dolgin: Ali so LCD polimeri povsem umetni?

Aleksej Bobrovsky: Ja, večinoma je vse umetno. Barvanje, na primer, nekaterih hroščev in metuljev je posledica takšnih naravnih ne tekočih kristalov, temveč zamrznjenega tekočega kristalnega stanja zaradi hitinskih bioloških polimerov. Tako je evolucija ugotovila, da barvanje ni posledica pigmentov, temveč premetene strukture polimerov.

Mihail Potanin: Imam vprašanje glede magnetne občutljivosti tekočih kristalov. Kako občutljivi so na zemeljska magnetna polja? Se da z njimi narediti kompase?

Aleksej Bobrovsky: Ne, ne moreš. Na žalost se je to zgodilo. Kaj določa občutljivost tekočih kristalov? Obstaja koncept diamagnetne občutljivosti in dielektrične konstante, v primeru električnega polja pa je vse veliko bolj priročno in boljše, to pomeni, da je dovolj, da dejansko uporabite 1 V na takšno celico s tekočimi kristali - in vse bo preusmerjen, v primeru magnetnega polja pa govorimo o teslah - takšne poljske jakosti so neprimerljivo večje od jakosti zemeljskega magnetnega polja,

Lev Moskovkin: Mogoče imam čisto amatersko vprašanje. Predavanje je naravnost očarljivo, estetsko zadovoljstvo je veliko, manjša pa je sama predstavitev. Slike, ki ste jih pokazali, spominjajo na jedro - so tudi estetsko aktivne - in reakcijo Jabotinskega, čeprav vaše slike niso ciklične. Hvala vam.

Aleksej Bobrovsky: Nisem pripravljen odgovoriti na to vprašanje. To je treba pogledati v literaturi. V polimerih in tekočih kristalih obstaja teorija "skalinga", to je samopodobnosti. Na to vprašanje težko odgovorim, nisem kompetenten na to temo.

Natalija: Zdaj Nobelove nagrade podeljujejo ruskim znanstvenikom. Po vašem mnenju bi Fredericks, če bi ostal živ, lahko prejel to nagrado? Ali je na splošno kdo od znanstvenikov, ki so se ukvarjali s to temo, prejel Nobelovo nagrado?

Aleksej Bobrovsky: Mislim, da bi bil Fredericks seveda prvi kandidat. Med vojno je umrl v taborišču. Če bi živel do 1968-1970, bi bil prvi kandidat za Nobelovo nagrado - to je povsem očitno. Še vedno velik fizik, vendar ni bil nagrajen (govorimo o naših znanstvenikih), - Tsvetkov je ustanovitelj šole fizikov v Sankt Peterburgu, ki je na žalost v eni ali drugi meri razpadla. Vprašanje, kdo je prejel Nobelovo nagrado za tekoče kristale, ni bilo posebej obravnavano ali proučeno, vendar je po mojem mnenju samo Paul de Gennes prejel Nobelovo nagrado za polimere in tekoče kristale.

Boris Dolgin: Je moda preučevanja tekočih kristalov za vedno minila?

Aleksej Bobrovsky: Ja, seveda ni več nobenega vznemirjenja, saj je pri najpreprostejši mezofazi (nematska tekočekristalna faza) že marsikaj jasno in jasno je, da je najbolj optimalna za uporabo. Še vedno je nekaj zanimanja za kompleksnejše faze, saj je mogoče doseči nekatere prednosti v primerjavi z dobro raziskano, vendar pa število objav o tekočekristalnem stanju upada.

Boris Dolgin: Se pravi, ne vidite nobenih kvalitativnih preskokov v razumevanju, nobenih con, kjer bi bila globalna skrivnost.

Aleksej Bobrovsky: Mislim, da je bolje ne napovedovati, ker se lahko zgodi karkoli. Znanost se ne razvija vedno dosledno. Včasih pride do čudnih skokov, zato se ne zavezujem dajati nobenih napovedi.

Konstantin Ivanovič: Zanima me, kako varni so za človeško življenje.

Aleksej Bobrovsky: Ljudje, ki izdelujejo LCD zaslone, so podvrženi varnostnim testom. Če boste popili liter tekočih kristalov, vam bo verjetno slabo, a ker gre za miligrame, resne nevarnosti ni. To je veliko varnejše od pokvarjenega termometra, ki pušča živo srebro. To je v škodi popolnoma neprimerljivo. Zdaj se pojavljajo raziskave o recikliranju tekočih kristalov. Slišal sem eno poročilo, kjer ta problem jemljejo resno, da že obstaja velika količina odpadkov in kako jih je mogoče predelati, vendar so težave za okolje minimalne. Varni so.

Boris Dolgin: Na koncu je bila zelo zanimiva stvar. Če si predstavljate rabljen LCD monitor itd. Kaj bo z njim naprej, kaj se dogaja? Kako se odlaga - ali se ne odlaga, ali se nekako razgradi ali ostane?

Aleksej Bobrovsky: Mislim, da so molekule tekočih kristalov prva stvar, ki se bo pod zunanjimi vplivi razgradila.

Boris Dolgin: Torej tu ni posebne posebnosti?

Aleksej Bobrovsky: Seveda ne. Mislim, da so težave z recikliranjem plastike in polimerov veliko bolj zapletene.

Oleg: Prosim, povejte mi, kaj določa temperaturno območje tekočih kristalnih faz? Kot veste, vsi sodobni zasloni delujejo v zelo širokem temperaturnem območju. Kako so to dosegli in s katerimi lastnostmi in strukturo snovi so določeni?

Aleksej Bobrovsky: Odlično vprašanje. Dejansko imajo navadne spojine, večina organskih spojin, ki se sintetizirajo posamezno, takšne temperature, kot sem jih pokazal, holesteril benzoat se tali pri 140°, nato pa izotropni razpad pri 170°. Obstajajo posamezne snovi, ki imajo nizko tališče, okoli sobne temperature, in se spremenijo v navadno izotropno tekočino okoli 50°, a za uresničitev tako širokega temperaturnega razpona, vse do temperatur pod ničlo, je bilo treba narediti mešanice. Konvencionalne mešane sestavke različnih snovi, pri mešanju katerih se tališče močno zniža. Takšen trik. Ponavadi so to homologne serije, v prikazih se uporablja bifenilni derivat, kjer ni X in nitrilni substituent, za alkilne repe pa se vzamejo različno dolgi repi, mešanica 5-7 komponent pa omogoča znižanje tališče pod 0 °, medtem ko pustite temperaturo bistrenja, to je prehoda tekočega kristala v izotropno fazo, nad 60 ° - to je tak trik.

Besedilo predavanja. 2. del

Najprej bi rad povedal, kaj so polimeri.

Polimeri so spojine, ki jih dobimo z večkratnim ponavljanjem, to je kemičnim spajanjem enakih enot – v najpreprostejšem primeru enakih, kot pri polietilenu so to CH 2 enote, ki so med seboj povezane v eno verigo. Seveda obstajajo bolj kompleksne molekule, tudi molekule DNK, katerih struktura se ne ponavlja in je organizirana na zelo kompleksen način.

Glavne vrste polimerne topologije: najpreprostejše molekule so molekule linearne verige, obstajajo razvejani polimeri v obliki glavnika. Polimeri v obliki glavnika so igrali pomembno vlogo pri pripravi tekočih kristalnih polimerov. Zvezdasti, obročasto povezani polikatenani so različnih molekularnih oblik. Ko so bile raziskave tekočega kristalnega stanja v polnem teku, ko so proučevali tekoče kristale, se je pojavila ideja: ali je mogoče združiti edinstvene optične lastnosti tekočih kristalov z dobrimi mehanskimi lastnostmi polimerov - zmožnostjo tvorbe premazov, filmov. , in nekaj izdelkov? In kaj mi je prišlo na misel leta 1974 (tam je bila prva objava) - v poznih 60-ih - zgodnjih 70-ih so začeli predlagati različne pristope k proizvodnji tekočih kristalnih polimerov.

Eden od pristopov je pritrditev paličastih molekul v obliki palice na linearno makromolekulo, vendar se je izkazalo, da takšni polimeri ne tvorijo tekoče kristalne faze - so navadna krhka stekla, ki se pri segrevanju začnejo razpadati in ne dajejo ničesar. . Nato je bil vzporedno v dveh laboratorijih (o tem bom podrobneje govoril kasneje) predlagan pristop za pritrditev takšnih paličastih molekul na glavno polimerno verigo s pomočjo prožnih distančnikov - ali decouplov v ruščini. In potem se izkaže naslednje: obstaja rahla avtonomija med glavno polimerno verigo, poteka večinoma neodvisno, in obnašanjem paličastih molekul, to je, da glavna polimerna veriga ne moti tvorbe paličastih molekul. fragmenti tekoče kristalne faze.

Ta pristop se je izkazal za zelo plodnega in vzporedno v dveh laboratorijih - v laboratoriju Nikolaja Alfredoviča Plateja v Sovjetski zvezi in v laboratoriju Ringsdorf - je bil neodvisno predlagan takšen pristop in z veseljem zdaj delam v laboratoriju Valerija Petroviča Šibajeva na Fakulteti za kemijo Moskovske državne univerze, torej delam v laboratoriju, kjer je bilo vse to izumljeno. Seveda so bili spori o prioritetah, vendar je vse to nepomembno.

Glavne vrste polimerov s tekočimi kristali. Ne bom govoril o takšnih glavnih verigah ali glavnih skupinah glavne polimerne verige (to je ena vrsta takšnih polimerov), govoril bom predvsem o tekočih kristalnih polimerih v obliki glavnika, pri katerih so paličasti fragmenti povezani z glavno verigo prek fleksibilnega alifatskega ločilnika.

Pomembna prednost pristopa k ustvarjanju tekočekristalnih polimerov z vidika sinteze in kombinacije različnih lastnosti je možnost pridobivanja homopolimerov. To pomeni, da vzamete monomer, ki je sposoben tvoriti verižno molekulo, na primer zaradi dvojne vezi, ki je shematično prikazana tukaj, in lahko dobite homopolimer, to je polimer, katerega molekule so sestavljene iz enakih paličastih fragmentov ali pa lahko naredite kopolimere s kombiniranjem dveh različnih fragmentov - oba lahko tvorita mezofazo ali pa lahko združita nemezogene fragmente z mezogenimi fragmenti, in izkaže se, da imamo možnost, da kemično prisilimo različne komponente, da so v istem polimerni sistem. Z drugimi besedami, če bi poskušali zmešati tak monomer s takšnim monomerom brez kemične vezave, bi dali dve ločeni fazi in s kemično vezavo ju prisilimo, da sta v istem sistemu, in potem bom pokazal, zakaj je to je dobro.

Pomembna prednost in razlika med polimernimi tekočimi kristali in nizkomolekularnimi tekočimi kristali je možnost tvorbe steklastega stanja. Če pogledate temperaturno lestvico: pri visokih temperaturah imamo izotropno fazo, ko se temperatura zniža, nastane tekoče kristalna faza (pod temi pogoji je polimer videti kot zelo viskozna tekočina), pri ohlajanju pa prehod v opazimo steklasto stanje. Ta temperatura je običajno blizu ali nekoliko nad sobno temperaturo, vendar je to odvisno od kemijske strukture. Tako se za razliko od spojin z nizko molekulsko maso, ki so bodisi tekoče ali preidejo v kristalno stanje, spremeni struktura. Pri polimerih se ta struktura izkaže za zamrznjeno v steklastem stanju, ki lahko vztraja desetletja, kar je pomembno z vidika uporabe, na primer za snemanje shranjevanja informacij lahko spreminjamo strukturo in orientacijo molekule, fragmente molekule in jih zamrznite pri sobni temperaturi. To je pomembna razlika in prednost polimerov od nizkomolekularnih spojin. Za kaj so še dobri polimeri?

Ta videoposnetek prikazuje elastomer s tekočimi kristali, kar pomeni, da je na otip kot gumijast trak, ki se skrči pri segrevanju in razširi pri ohlajanju. To delo je vzeto iz interneta. To ni moje delo, tukaj je pospešena slika, to je v resnici, na žalost, ta prehod opazimo v nekaj deset minutah. Zakaj se to dogaja? Kaj je tekočekristalni elastomer, ki ima dokaj nizko temperaturo posteklenitve, to pomeni, da je pri sobni temperaturi v elastičnem stanju, vendar so makromolekule zamrežene in če sintetiziramo film v tekoče kristalni fazi, potem polimerna veriga nekoliko ponovi orientacijo mezogenih skupin, in če jo segrejemo, mezogene skupine preidejo v neurejeno stanje in s tem prenesejo glavne polimerne verige v neurejeno stanje, spremeni se anizometrija makromolekularnih tuljav. To vodi do dejstva, da se pri segrevanju med prehodom iz mezofaze v izotropno fazo opazi sprememba geometrijskih dimenzij vzorca zaradi spremembe oblike polimernih tuljav. Pri tekočih kristalih z nizko molekulsko maso tega ni mogoče opaziti. Dve skupini v Nemčiji - Finkelman, Zentel - in druge skupine so veliko delale na teh stvareh. Enako lahko opazimo pod vplivom svetlobe.

Obstaja veliko del o fotokromnih polimerih, ki vsebujejo azobenzenski fragment - dva benzenova obroča, ki sta med seboj povezana z NN dvojno vezjo. Kaj se zgodi, ko so takšni molekularni fragmenti izpostavljeni svetlobi? Opazimo tako imenovano trans-cis izomerizacijo, paličasti fragment, ko ga obsevamo s svetlobo, preide v poševno ukrivljeno cis obliko, upognjen fragment. To vodi tudi do tega, da se urejenost v sistemu zelo zmanjša, in tako kot smo že videli med segrevanjem, tudi med obsevanjem pride do zmanjšanja geometrijskih dimenzij, spremembe oblike filma, v tem primeru smo opazili zmanjšanje.

Med obsevanjem lahko pride do različnih vrst upogibnih deformacij, to pomeni, da pri obsevanju z UV svetlobo lahko pride do takega upogiba filma. Ko je izpostavljen vidni svetlobi, opazimo reverzno cis-trans izomerizacijo in ta film se razširi. Možne so vse vrste možnosti - lahko je odvisno od polarizacije vpadne svetlobe. O tem govorim, ker je to zdaj precej priljubljeno področje raziskovanja polimerov s tekočimi kristali. Na tej osnovi jim celo uspe izdelati nekaj naprav, vendar so zaenkrat prehodni časi na žalost precej dolgi, torej je hitrost nizka, zato je nemogoče govoriti o kakšni konkretni uporabi, a kljub temu so to umetno ustvarjene mišice, ki delujejo, delujejo ob temperaturnih spremembah ali ob izpostavljenosti svetlobi različnih valovnih dolžin. Zdaj bi vam rad neposredno povedal nekaj o svojem delu.

Kaj je naloga mojega dela, našega laboratorija. O prednostih kopolimerizacije sem že govoril, o možnosti kombiniranja popolnoma različnih fragmentov v enem polimernem materialu, glavna naloga, glavni pristop k ustvarjanju tako različnih multifunkcionalnih tekočekristalnih polimerov pa je kopolimerizacija najrazličnejših funkcionalnih monomerov, ki so lahko mezogeni, to je odgovorni za tvorbo tekočih kristalnih polimerov, faze, kiralne (o kiralnosti bom govoril pozneje), fotokromne, to je, da se lahko spreminjajo pod vplivom svetlobe, elektroaktivne, ki nosijo velik dipolni moment in se lahko preusmeri pod vplivom polja, možne so različne vrste funkcionalnih skupin, ki lahko na primer interagirajo s kovinskimi ioni, in spremembe v materialu. In to je tukaj narisana taka hipotetična makromolekula v obliki glavnika, v resnici pa dobimo dvojne ali trikomponentne kopolimere, ki vsebujejo različne kombinacije fragmentov in temu primerno lahko spreminjamo optične in druge lastnosti teh materialov z različnimi vplivi, npr. , svetloba in električno polje. En tak primer kombinacije kiralnosti in fotokromičnosti.

O holesterični mezofazi sem že govoril - dejstvo je, da se tvori spiralna molekularna struktura z določenim korakom vijačnice in taki sistemi imajo zaradi takšne periodičnosti selektiven odboj svetlobe. To je shematski diagram odseka filma: določen korak vijačnice in dejstvo je, da je selektivni odboj linearno povezan z korakom vijačnice – sorazmerno z korakom vijačnice, to je s spremembo koraka vijačnice na tak ali drugačen način, spremenimo lahko barvo filma, valovno dolžino selektivnega odboja. Kaj povzroča takšno strukturo z določeno stopnjo zasuka? Da bi nastala taka struktura, je treba kiralne fragmente vnesti v nematsko fazo.

Molekularna kiralnost je lastnost molekul, da niso združljive s svojo zrcalno sliko. Najenostavnejši kiralni fragment, ki ga imamo pred seboj, sta naši dve dlani. Sta približno zrcalna slika drug drugega in nikakor nista primerljiva. Molekularna kiralnost v nematski sistem vnese sposobnost zvijanja in oblikovanja vijačnice. Povedati je treba, da še vedno ni jasne, dobro pojasnjene teorije spiralnega zvijanja, vendar se kljub temu opazi.

Obstaja pomemben parameter, o katerem se ne bom zadrževal, - to je zvijalna sila, in izkazalo se je, da je zvijalna sila - sposobnost kiralnih fragmentov, da tvorijo spiralno strukturo - močno odvisna od geometrije kiralnih fragmentov.

Dobili smo kiralno-fotokromne kopolimere, ki vsebujejo mezogeni fragment (prikazan kot modra paličica) - odgovoren je za tvorbo nematske tekoče kristalne faze. Dobili smo kopolimere s kiralno-fotokromnimi fragmenti, ki na eni strani vsebujejo kiralno molekulo (skupino), na drugi strani pa fragment, ki je sposoben fotoizomerizacije, to je spreminjanja geometrije pod vplivom svetlobe, in z obsevanjem takšnih molekul induciramo trans-cis-izomerizacijo, spremenimo strukturo kiralnega fotokromnega fragmenta in - posledično - njegovo sposobnost induciranja učinkovitosti indukcije holesterične vijačnice, torej na ta način lahko, na primer odvijanje holesterske vijačnice pod vplivom svetlobe, to lahko storimo reverzibilno ali ireverzibilno. Kako izgleda eksperiment, kaj lahko izvedemo?

Imamo odsek holesterskega filma holesteričnega polimera. Lahko ga obsevamo z masko in lokalno induciramo izomerizacijo, med izomerizacijo se spremeni struktura kiralnih fragmentov, zmanjša se njihova sposobnost zvijanja in opazimo lokalno odvijanje vijačnice, in ker opazimo odvijanje vijačnice, spreminjamo lahko valovno dolžino selektivnega odboja barve, torej barvnih filmov.

Vzorci, ki smo jih pridobili v našem laboratoriju, so vzorci polimerov obsevani skozi masko. Na take filme lahko posnamemo različne vrste slik. To je morda zanimivo za uporabo, vendar bi rad poudaril, da je glavni poudarek našega dela preučevanje vpliva strukture takšnih sistemov na molekularno zasnovo, na sintezo takšnih polimerov in na lastnosti takšnih sistemov. . Poleg tega smo se naučili ne samo nadzorovati svetlobo, valovno dolžino selektivnega odboja, ampak tudi nadzorovati elektriko. Posnamemo lahko na primer nekakšno barvno sliko, nato pa jo z uporabo električnega polja nekako spremenimo. Zaradi vsestranskosti takih materialov. Takšni prehodi - odvijanje-zvijanje vijačnice - so lahko reverzibilni.

Odvisno je od specifične kemijske strukture. Na primer, lahko povzročimo, da je valovna dolžina selektivnega odboja (pravzaprav barvanja) odvisna od števila ciklov snemanje-brisanje, to pomeni, da ob obsevanju z ultravijolično svetlobo odvijemo spiralo in film se spremeni iz zelene v rdečo. , nato pa ga lahko segrejemo na temperaturo 60° in induciramo obratni zasuk. Na ta način lahko izvedete veliko zank. Za zaključek bi se rad malo vrnil k estetskemu vidiku tekočih kristalov in tekočekristalnih polimerov.

Malo sem pokazal in govoril o modri fazi - kompleksna, zelo zanimiva struktura, še preučujejo, tja vnesejo nanodelce in vidijo, kaj se tam spremeni, v tekočih kristalih z nizko molekulsko maso pa ta faza obstaja v nekaj delčkih stopinj (2°-3°, vendar ne več), so zelo nestabilni. Dovolj je, da malo potisnete vzorec - in ta čudovita tekstura, njen primer je prikazan tukaj, je uničena, v polimerih v letih 1994-1995 pa sem lahko z dolgotrajnim segrevanjem, žganjem filmov pri določenih temperaturah videti tako čudovite teksture holesteričnih modrih faz, in uspelo mi je brez kakršnih koli trikov (brez uporabe tekočega dušika) samo ohladiti te filme in opazovati te teksture. Pred kratkim sem našel te vzorce. Minilo je 15 let - in te teksture so ostale popolnoma nespremenjene, to pomeni, da je zvita struktura modrih faz, kot nekatere starodavne žuželke v jantarju, ostala nespremenljiva že več kot 10 let.

To je seveda priročno z raziskovalnega vidika. To lahko postavimo v mikroskop z atomsko silo in preučujemo dele takih filmov - priročno je in lepo. To je vse zame. Skliceval bi se na literaturo.

Prvo knjigo Sonina Anatolija Stepanoviča sem prebral pred več kot 20 leti, leta 1980, iz založbe "Centaur and Nature", nato pa sem se še kot šolar začel zanimati za tekoče kristale in tako se je zgodilo, da je Anatolij Stepanovič Sonin je bil recenzent moje diplomske naloge. Sodobnejša publikacija je članek mojega znanstvenega mentorja Valerija Petroviča Šibajeva "Tekoči kristali v kemiji življenja." Literature v angleščini je ogromno; če imaš interes in željo, lahko marsikaj najdeš sam. Na primer Dierkingova knjiga "Teksture tekočih kristalov". Pred kratkim sem našel knjigo, ki se osredotoča na uporabo tekočih kristalov v biomedicini, se pravi, če koga zanima prav ta vidik, jo priporočam. Za komunikacijo je na voljo e-mail, vedno bom z veseljem odgovoril na vaša vprašanja in morda poslal kakšen članek, če bo tak interes. Hvala za vašo pozornost.

Diskusija na predavanju. 2. del

Aleksej Bobrovsky: Treba je bilo pokazati neko specifično kemijo. To je moja opustitev. Ne, to je večstopenjska organska sinteza. Vzamejo se nekatere enostavne snovi, v bučkah je podobno kemični kuhinji, molekule med takšnimi reakcijami se združujejo v kompleksnejše snovi, izolirajo se skoraj na vsaki stopnji, nekako se analizirajo, vzpostavi se skladnost strukture, ki jo želimo doseči. s tistimi spektralnimi podatki, ki nam jih dajo instrumenti, da smo lahko prepričani, da je to snov, ki jo potrebujemo. To je precej zapletena sekvenčna sinteza. Seveda je za pridobivanje tekočih kristalnih polimerov potrebna še bolj delovno intenzivna sinteza. Videti je, da iz različnih belih praškov nastanejo oranžni praški. Polimer s tekočimi kristali je videti kot gumijast trak ali pa je trdna sintrana snov, toda če ga segrejete in naredite tanek film (to je mogoče pri segrevanju), potem ta čudna snov daje čudovite slike v mikroskopu.

Boris Dolgin: Imam vprašanje, morda z drugega področja, pravzaprav morda najprej Lev, potem jaz, da ne odvračam pozornosti od dejanskega dela.

Lev Moskovkin: Z današnjim predavanjem ste me zelo navdušili, zame je to odkritje nečesa novega. Vprašanja so preprosta: kako močna je mišična moč? Na kaj deluje? In iz nevednosti, kaj je tekstura, kako se razlikuje od strukture? Po vašem predavanju se mi zdi, da je vse, kar je v življenju strukturirano, vse po zaslugi tekočih kristalov, v veliki meri tudi regulirano s svetlobo in šibkim impulzom. Najlepša hvala.

Aleksej Bobrovsky: Seveda ne moremo reči, da vse urejajo tekoči kristali, temu seveda ni tako. Obstajajo različne oblike samoorganizacije snovi in ​​stanje tekočih kristalov je le ena od teh oblik samoorganizacije. Kako močne so polimerne mišice? Ne poznam kvantitativnih značilnosti v primerjavi z obstoječimi napravami na osnovi železa, grobo povedano seveda niso tako močne, vendar želim povedati, da sodobni neprebojni jopiči na primer vsebujejo material Kivlar - vlakno, ki ima tip glavne verige tekoče kristalne strukture, polimer z mezogenimi skupinami v glavni verigi. V procesu pridobivanja tega vlakna so makromolekule raztegnjene vzdolž smeri vlečenja in zagotovljena je zelo visoka trdnost, kar omogoča izdelavo močnih vlaken za neprebojne pancerje, aktuatorje ali mišice, v fazi razvoja, lahko pa dosežemo sile tam zelo šibka. Razlika med teksturo in strukturo. Tekstura je pojem, ki ga uporabljajo ljudje, ki se ukvarjajo s preprogami, oblikovanjem stvari, nekimi vizualnimi stvarmi, umetniškim oblikovanjem, torej je to predvsem videz. Še sreča, da tekstura tekočih kristalov, torej značilna slika, veliko pomaga pri določanju strukture tekočega kristala, a gre v resnici za različna pojma.

Oleg Gromov, : Rekli ste, da obstajajo polimerne tekočekristalne strukture, ki imajo fotokromičen učinek ter električno in magnetno občutljivost. Vprašanje je naslednje. V mineralogiji je tudi znano, da je Chukhrov v 50-ih letih opisal tekoče kristalne tvorbe anorganske sestave in je znano, da anorganski polimeri obstajajo, zato se postavlja vprašanje, ali obstajajo anorganski tekoče kristalni polimeri in če obstajajo, ali so možni za opravljanje teh funkcij? in kako se izvajajo v tem primeru?

Aleksej Bobrovsky: Odgovor je bolj verjetno ne kot da. Organska kemija, lastnost ogljika, da tvori vrsto različnih spojin, je omogočila izvedbo kolosalne zasnove različnih vrst nizkomolekularnih tekočih kristalov, polimernih spojin in na splošno, zato lahko govorimo o nekaterih vrsto raznolikosti. To je na stotine tisoč polimernih snovi z nizko molekulsko maso, ki lahko tvorijo tekoče kristalno fazo. Pri anorganskih, za polimere ne vem, edino kar mi pride na misel so neke suspenzije vanadijevega oksida, ki se tudi zdijo polimeri, njihova struktura pa ponavadi ni točno ugotovljena in to je pri raziskovalna stopnja. Izkazalo se je, da je to nekoliko izven glavnega toka znanosti, kjer vsi delajo na oblikovanju organskih konvencionalnih tekočih kristalov, in dejansko lahko pride do tvorb liotropnih tekočekristalnih faz, ko faza ni inducirana s spremembo v temperaturo, predvsem pa s prisotnostjo topila, torej so to običajno nujno podolgovati nanokristali, ki lahko zaradi topila tvorijo orientacijski red. To daje posebej pripravljen vanadijev oksid. Drugih primerov morda ne poznam. Vem, da je takšnih primerov več, vendar reči, da je to polimer, ni povsem pravilno.

Oleg Gromov, Inštitut za biokemijo in analitično kemijo Ruske akademije znanosti: Kako naj potem obravnavamo tekoče kristalne formacije, ki so jih odkrili Chukhrov in drugi v 50-ih?

Aleksej Bobrovsky: Ne vem, žal je to področje daleč od mene. Kolikor vem, se mi zdi, da je zagotovo nemogoče govoriti posebej o tekočem kristalnem stanju, ker beseda "tekočina", če sem iskren, ne velja za polimere, ki so v steklastem stanju. Napačno je reči, da je to tekoče kristalna faza, pravilno je reči "zamrznjena tekoče kristalna faza". Verjetno je podobnost, degeneriran red, ko ni tridimenzionalnega reda, je pa dvodimenzionalni red, verjetno splošen pojav in če pogledaš, lahko najdeš marsikje. Če mi pošljete povezave do takih del na moj e-mail, bom zelo hvaležen.

Boris Dolgin: Zelo dobro je, ko nam uspe postati še ena platforma, kjer lahko znanstveniki različnih specialnosti ohranjajo stik.

Aleksej Bobrovsky: Odlično je

Glas iz publike: Še eno amatersko vprašanje. Rekli ste, da imajo fotokromni tekočekristalni polimeri razmeroma nizko odzivnost na spremembe v okolju. Kakšna je njihova približna hitrost?

Aleksej Bobrovsky: Govorimo o odzivu v minutah. Pri močni osvetlitvi zelo tankih filmov ljudje dosežejo drugi odziv, vendar je zaenkrat vse to počasi. Obstaja tak problem. Obstajajo učinki, ki so povezani z nečim drugim (o tem nisem govoril): imamo polimerni film in v njem so fotokromni delci in lahko smo izpostavljeni polarizirani svetlobi zadostne intenzivnosti in ta svetloba lahko povzroči rotacijska difuzija, torej vrtenje teh molekul pravokotno na ravnino polarizacije - tak učinek obstaja, sprva so ga odkrili že zdavnaj, zdaj ga tudi proučujejo in tudi jaz to počnem. Pri dovolj visoki svetlobni jakosti je mogoče učinke opaziti v milisekundah, vendar običajno to ni povezano s spremembo geometrije filma, ampak se notranje spremenijo najprej optične lastnosti.

Aleksej Bobrovsky: Obstajal je poskus izdelave materiala za snemanje informacij in bil je takšen razvoj, vendar, kolikor vem, takšni materiali ne morejo konkurirati obstoječim magnetnim zapisom in drugim anorganskim materialom, tako da je zanimanje v tej smeri nekako zamrlo, ampak to ne pomeni, da se ne bo več nadaljevalo.

Boris Dolgin: Pojav, recimo, novih zahtev zaradi nečesa.

Aleksej Bobrovsky: Utilitaristična plat zadeve me ne zanima preveč.

Boris Dolgin: Moje vprašanje je delno povezano z njim, ne pa o tem, kako ga je mogoče uporabiti, je nekoliko organizacijsko utilitarno. Na področju, kjer delujete na svojem oddelku in tako naprej, kot smo rekli, imate skupne projekte, naročila nekaterih poslovnih struktur itd. Kako je interakcija na splošno strukturirana na tem področju: dejanski raziskovalec, relativno gledano, izumitelj/inženir ali izumitelj, nato pa inženir, morda različni subjekti, potem relativno gledano nekakšen podjetnik, ki razume, kaj s tem početi, morda, vendar je to malo verjetno, investitor, ki je pripravljen dati denar podjetniku, da lahko izvede ta, kot zdaj pravijo, inovativni projekt? Kako je ta veriga strukturirana v vašem okolju do te mere, da ste nekako prišli v stik z njo?

Aleksej Bobrovsky: Te verige še ni, ali bo pa še ni znano. Načeloma je idealna oblika financiranja enaka klasični temeljni znanosti. Če vzamemo za osnovo Rusko fundacijo za temeljne raziskave in vse to, o čemer je bilo že velikokrat govora, ker osebno ne bi želel delati nečesa tako aplikativnega, naročilo.

Boris Dolgin: Zato govorim o različnih temah in v nobenem primeru ne trdim, da mora biti znanstvenik inženir, podjetnik itd. Govorim o različnih temah, o tem, kako je mogoče vzpostaviti interakcijo, kako interakcija morda že deluje.

Aleksej Bobrovsky: Imamo različne ponudbe od zunaj, vendar so to predvsem podjetja iz Tajvana, Koreje in Azije, za različne vrste del, povezanih z uporabo polimerov tekočih kristalov za različne zaslonske aplikacije. Imeli smo skupni projekt s Philipsom, Merckom in drugimi, vendar je to v okviru skupnega projekta – delamo del nekega raziskovalnega dela in takšen intelektualni izhod oziroma izhod v obliki polimernih vzorcev ima bodisi nadaljevanje oz. ne, ampak se najpogosteje konča z izmenjavo mnenj, nekakšnim znanstvenim razvojem, vendar to še ni doseglo nobene uporabe. Resno - nemogoče je reči.

Boris Dolgin: Dobiš naročilo za nekakšno raziskavo, razvoj neke možnosti, neke ideje.

Aleksej Bobrovsky: Na splošno ja, to se dogaja, vendar mi ta oblika dela ni všeč (moj osebni občutek). Karkoli mi je padlo na pamet, delam po svojih najboljših močeh in ne zato, ker je nekdo rekel: "Naredi tak in tak film s takimi lastnostmi." Me ne zanima.

Boris Dolgin: Predstavljajte si osebo, ki jo to zanima. Kako bi lahko on, on, ki se zanima za izboljšanje vaših splošnih znanstvenih idej, ki ste jih prejeli iz svojega altruističnega, strogo znanstvenega zanimanja, kako lahko komuniciral z vami na način, ki bi bil resnično zanimiv za oba? Kaj je ta organizacijska shema?

Aleksej Bobrovsky: Težko odgovorim.

Boris Dolgin: Splošni seminarji? Kaj bi to lahko bilo? Takšnih poskusov ni - kakšni inženirji?..

Aleksej Bobrovsky: V okviru skupnega projekta se da realizirati vse. Nekakšna interakcija je povsem možna, vendar verjetno nisem dobro razumel vprašanja, v čem je problem?

Boris Dolgin: Zaenkrat je problem pomanjkanje interakcije med različnimi vrstami struktur. Pritiska na vas kot znanstvenika ali pa na vas pritiska, da počnete stvari, ki jih morda ne želite. To je problem.

Aleksej Bobrovsky: Gre za problem gromozanskega podfinanciranja

Boris Dolgin: Predstavljajte si, da bodo dodatna sredstva, vendar to ne bo odpravilo potrebe po tehničnem razvoju. Kako se lahko od vas premaknete k tehnologiji na način, ki vas zadovolji?

Aleksej Bobrovsky: Dejstvo je, da je sodobna znanost precej odprta in kar naredim, objavim – in čim prej, tem bolje.

Boris Dolgin: Torej ste pripravljeni deliti rezultate v upanju, da jih lahko izkoristijo tisti, ki imajo okus?

Aleksej Bobrovsky: Če kdo prebere moj članek in ima kakšno idejo, bom samo hvaležen. Če bo iz te publikacije prišel konkreten razvoj dogodkov, bodo patenti, denar, za božjo voljo. V tej obliki bi bil vesel, a na žalost se v resnici izkaže, da vse obstaja vzporedno, takega izhoda ni. Zgodovina znanosti kaže, da po nekem temeljnem odkritju - velikem ali majhnem - pogosto pride do zamude pri specifični uporabi.

Boris Dolgin: Ali po kakšni zahtevi.

Aleksej Bobrovsky: Ali tako.

Lev Moskovkin: Imam malo provokativno vprašanje. Tema, ki jo je izpostavil Boris, je zelo pomembna. Je tukaj kakšen vpliv neke mode (to je bilo slišati na enem od predavanj sociologije)? Rekli ste, da delo s tekočimi kristali zdaj ni moderno. To ne pomeni, da ker se z njimi ne ukvarjajo, potem jih ne potrebujejo, morda se bo to zanimanje povrnilo, in kar je najpomembneje ...

Boris Dolgin: Se pravi, Lev nas vrača k vprašanju mehanizmov mode v znanosti kot v neki znanstveni skupnosti.

Lev Moskovkin: Pravzaprav je o tem govoril tudi Čajkovski, tam je moda izjemno močna v vseh znanostih. Drugo vprašanje: dobro vem, kako so bile izbrane avtoritete v znanosti, ki so znale posploševati. Svoje materiale lahko objavljate kolikor želite, osebno jih nikoli ne srečam, zame je to cela plast, ki je enostavno nisem poznal. Povzemite tako, da boste razumeli vrednost tega za razumevanje istega življenja, za razumevanje, kaj še lahko naredimo. Hvala vam.

Boris Dolgin: Drugega vprašanja nisem razumel, a zaenkrat se posvetimo prvemu - o modi v znanosti. Kakšen je mehanizem, zakaj to zdaj ni moderno, je v tem kakšna nevarnost?

Aleksej Bobrovsky: Ne vidim nobene nevarnosti. Jasno je, da so vprašanja, povezana s financiranjem, pomembna, a kljub temu se mi zdi, da znanost zdaj v marsičem sloni na konkretnih ljudeh, ki imajo posebne osebne interese, zanimanje za to ali ono vprašanje. Jasno je, da razmere narekujejo nekatere omejitve, vendar dejavnost določenih ljudi vodi do tega, da se neko področje razvija, kot se razvija vse. Kljub temu, da se veliko govori o tem, da je znanost postala kolektivna. Res je, zdaj obstajajo veliki projekti, včasih precej uspešni, vendar je vloga posameznika v zgodovini znanosti še danes ogromna. Osebni všečki in interesi igrajo pomembno vlogo. Jasno je, da je bil tako kot pri tekočih kristalih takšen razvoj v elektroniki velik zagon za razvoj raziskav tekočih kristalov, ko so ugotovili, da je mogoče tekoče kristale uporabljati in z njimi seveda veliko zaslužiti. denarja je šlo v raziskave. Jasno je, da takšna povezava ...

Boris Dolgin: Povratne informacije iz gospodarstva in znanosti.

Aleksej Bobrovsky: ...to je ena od značilnosti sodobne znanosti, ko pride naročilo od ljudi, ki zaslužijo in proizvedejo izdelek - in potem se raziskava financira in temu primerno pride do premika poudarka od zanimivega k kaj je donosno. To ima svoje prednosti in slabosti, ampak tako je. Dejansko je zdaj zanimanje za tekoče kristale postopoma usahnilo, saj se vse, kar je mogoče izločiti, že proizvaja in vse je treba še izboljšati. Ne vem, nikoli nisem resno razmišljal o tem, kljub temu pa obstajajo različne vrste zaslonskih aplikacij, v optoelektroniki, aplikacije tekočih kristalov (ljudje delajo na tem), kot senzorji, do te mere, da delo poteka o možnostih uporabe tekočih kristalov kot bioloških senzorskih molekul. Tako da na splošno mislim, da zanimanje preprosto ne bo usahnilo, poleg tega je velik val raziskav povezan s tem, da se je začel dajati denar za nano. Načeloma, kljub temu, da je tako popularna moda vstavljanja nanodelcev v tekoče kristale, obstaja veliko del, a med njimi so dobra zanimiva dela, povezana s to temo, torej kaj se zgodi z nanoobjekti, ko jih vstopite v tekočekristalni medij, kakšni učinki se pojavijo. Mislim, da je razvoj možen v smislu pridobivanja najrazličnejših kompleksnih naprav, kar je povezano s pojavom metamaterialov, ki imajo zelo zanimive optične lastnosti – to so nenavadne strukture, ki so izdelane na različne načine v kombinaciji s tekočimi kristali, pojav novih optičnih učinkov in novih aplikacij. Trenutno pregledujem članke v reviji Liquid Crystals in njihova raven pada, število dobrih člankov pa se zmanjšuje, vendar to ne pomeni, da je vse slabo in znanost o tekočih kristalih ne bo umrla, ker je zelo zanimiv predmet. Padec zanimanja se mi ne zdi katastrofa.

Boris Dolgin: Tukaj počasi prehajamo na drugo vprašanje, ki nam ga je postavil Leo. Če se na podlagi obstoječe rodi neka bistveno nova teorija, ki obljublja nekaj plusa za tekoče kristale, se bo očitno zanimanje takoj povečalo.

Aleksej Bobrovsky: Možno je, da se bo to zgodilo.

Boris Dolgin: Kolikor razumem vprašanje, govorimo o tem: obstajajo znotrajznanstvena besedila, ki postopoma spreminjajo nekaj v razumevanju, so inovativna besedila, ki se radikalno spreminjajo, a so hkrati neke vrste vmesnik med strokovnjaki in družbo, morda sestavljen iz istih znanstvenikov, vendar z drugih področij, obstaja nekaj posplošljivih del, ki nam pojasnjujejo, kot da bi te dele spajali v nekakšno splošno sliko. Kolikor razumem, nam je o tem govoril Lev in vprašal, kako je izbran in kdo piše ta posplošujoča dela?

Aleksej Bobrovsky: Obstaja tak pojem - znanstveno novinarstvo, ki pri nas ni preveč razvito, obstaja pa povsod po svetu in si lahko predstavljam, kako dobro je razvito tam, pa vendarle obstaja tudi pri nas. Na to kaže tudi tokratno javno predavanje

Boris Dolgin: Ni mogoče reči, da nekdo namenoma zapira obseg dela.

Aleksej Bobrovsky: Ne, nihče ničesar ne skriva, nasprotno, vsi normalni znanstveniki se trudijo pokazati svetu, kaj so naredili: čim hitreje in čim bolj dostopno po svojih najboljših močeh. Jasno je, da lahko nekdo pove dobro zgodbo, nekdo pa slabo, a temu so namenjeni znanstveni novinarji, ki lahko služijo kot posrednik informacij od znanstvenikov do družbe.

Boris Dolgin: Že v sovjetskih časih je obstajala poljudnoznanstvena literatura, obstajala pa je tudi posebna zvrst - znanstvena fantastika, deloma zbirke »Poti v neznano« v zgodnjih 60. letih, knjige iz serije »Eureka«, ena prvih post- vojnih pionirjev je bil Daniil Danin , ki je pisal predvsem o fiziki. Drugo vprašanje je, da še vedno obstajajo znanstveniki, ki pišejo nekakšna posplošujoča dela, popularizirajo nekaj za nekoga, vendar je malo verjetno, da kdo izbira, kdo bo pisal in koga brat ali ne. Omenjeni Čajkovski nekaj napiše, nekomu je všeč.

Aleksej Bobrovsky: Problem se mi zdi v tem. Dejstvo je, da je pri nas zdaj katastrofalno malo normalnih znanstvenikov, sama znanost pa je slabša kot kadarkoli. Če govorimo o tekočih kristalih in tekočekristalnih polimerih, potem so to izolirani laboratoriji, ki že umirajo. Jasno je, da je v 90. letih prišlo do nekakšnega kolapsa in nočne more, vendar na splošno lahko rečemo, da v Rusiji ni znanosti o tekočih kristalih. Mislim - znanstvena skupnost, izkaže se, da pogosteje komuniciram z ljudmi, ki delajo v tujini, berem članke in vse to, od nas pa člankov praktično ni. Težava je v tem, da nimamo znanosti, in ne v tem, da v tej znanosti ni posplošujočih del. Lahko posplošite, kaj se dogaja na Zahodu – tudi to je čudovito, a ni nobene osnove, nobene pomembne povezave, ni znanstvenikov.

Lev Moskovkin: Bom pojasnil, čeprav je načeloma vse pravilno. Dejstvo je, da se ves čas vrtimo okoli teme zadnjega predavanja. Konkurenca v znanosti med znanstveniki je tako močna, da sem naravnost počaščen, da sem to videl na lastne oči, in strinjam se, da si vsak znanstvenik prizadeva svetu pokazati svoje dosežke. To je na voljo samo nekomu, ki je priznana avtoriteta, kot je Timofeev-Resovski. To je bilo storjeno v sovjetskih časih – ve se, kako – in tukaj je učinek, primer, ki lahko marsikaj pojasni – učinek zelenega zvezka, ki je bil objavljen kdo ve kje in nihče se ne more spomniti, kaj ta navadna konferenca. se je imenovalo, ker nobena revija, ki je zdaj akreditirana pri Višji atestacijski komisiji, akademska revija, takšne novosti načeloma ne bi sprejela, vendar je rodila novo znanost, spremenila se je v znanost genetike, v razumevanje življenja, in to je na splošno zdaj že znano. To je bilo v sovjetskih časih s podporo od zgoraj - Timofejev-Resovski je bil na plenumu Centralnega komiteja CPSU podprt iz konkurence njegovih kolegov, sicer bi ga pojedli.

Boris Dolgin: Situacija, ko je država pokončala pomemben del znanosti: brez podpore iz drugih državnih baz se je ni dalo rešiti.

Lev Moskovkin: V genetiki se usuje plaz podatkov, ki jih nima kdo posploševati, saj nihče nikomur ne zaupa in nihče ne priznava avtoritete drugih.

Boris Dolgin: Zakaj?! Govorili smo genetiki, ki so jih drugi genetiki poslušali in z veseljem razpravljali.

Aleksej Bobrovsky: Ne vem, kaj se dogaja v genetiki, ampak v znanosti, s katero se ukvarjam, je situacija popolnoma nasprotna. Ljudje, ki takoj dobijo nov zanimiv rezultat, ga poskušajo objaviti čim hitreje.

Boris Dolgin: Vsaj iz interesov konkurence - da si zastavimo mesto.

Aleksej Bobrovsky: Da. Jasno je, da morda ne zapišejo nekaterih podrobnosti o metodah in tako naprej, ampak običajno, če napišeš e-pošto in vprašaš, kako si tam naredil, je zelo zanimivo, vse se popolnoma odpre - in ... .

Boris Dolgin: Po vaših opažanjih je znanost vse bolj odprta.

Aleksej Bobrovsky: Vsaj živim v dobi odprte znanosti in to je dobro.

Boris Dolgin: Hvala vam. Ko so se z nami pogovarjali molekularni biologi, so nas navadno napotili na precej odprte podatkovne baze in podobno ter nam priporočili, da se obrnemo nanje.

Aleksej Bobrovsky: V fiziki je isto, tam je arhiv, kjer lahko ljudje objavijo surovo (kontroverzno) verzijo članka, še preden gredo skozi recenzijo, tukaj pa je bolj boj za hitrost objave, hitreje ko imajo prioriteta. Ne vidim nobenega zaključka. Jasno je, da to nima nobene zveze z zaprto vojsko in drugimi, govorim o znanosti.

Boris Dolgin: Hvala vam. Več vprašanj?

Glas iz publike: Nimam toliko vprašanja kot predlog, idejo. Mislim, da ima ta tema kristalizacijskih slik velik potencial za poučevanje naravoslovja otrok in mladih v šolah. Mogoče je smiselno ustvariti eno elektronsko učno uro, ki bi trajala 45 minut, in jo razdeliti srednjim šolam? Zdaj so elektronske table, ki jih mnogi ne uporabljajo, šolam so jih naročili. Mislim, da bi bilo lepo te slike otrokom kazati 45 minut, potem pa na koncu razložiti, kako je vse skupaj narejeno. Zdi se mi, da bi bilo zanimivo predlagati tako temo in jo nekako financirati.

Aleksej Bobrovsky: Pripravljen sem pomagati, če se kaj zgodi. Navedite, napišite, kar je potrebno.

Boris Dolgin: Neverjetno. Tako nastajajo posplošitve, tako se odreja. Globa. Najlepša hvala. Še kakšno kreativno vprašanje? Mogoče so koga pogrešali, ne vidimo jih, po mojem mnenju so večinoma razpravljali o tem.

Boris Dolgin: Znanstveniki so, znanosti ni.

Boris Dolgin: Torej je nujen oziroma nujen in zadosten pogoj?

Aleksej Bobrovsky: Ja, škoda je nepopravljiva, čas je izgubljen, to je povsem očitno in seveda se sliši: »Kako to, da v Rusiji ni znanosti?! Kako to? To ne more biti, obstaja znanost, obstajajo znanstveniki, obstajajo članki.« Prvič, na ravni ravni vsak dan berem znanstvene revije. Zelo redko je naleteti na članke ruskih avtorjev, izdelane v Rusiji, na tekočih kristalih ali polimerih. To pa zato, ker se ne zgodi nič ali pa se vse zgodi na tako nizki ravni, da ljudje tega ne morejo objaviti v običajni znanstveni reviji, seveda jih nihče ne pozna. To je popolnoma grozna situacija.

Aleksej Bobrovsky: Več in več.

Boris Dolgin: Se pravi, problem ni v avtorjih, problem je v znanosti.

Aleksej Bobrovsky: Da, to je, v Rusiji seveda ni popolne, dobro delujoče strukture ali vsaj nekako delujoče pod imenom "Znanost". Na srečo obstaja odprtost laboratorijev, ki delujejo bolj ali manj na normalni ravni in so vpeti v splošni znanstveni proces mednarodne znanosti – to je razvoj komunikacijskih zmožnosti preko interneta, sicer pa odprtost meja omogoča ne da bi se počutil ločeno od svetovnega znanstvenega procesa, ampak kaj se dogaja znotraj države, tako da denarja seveda ni dovolj, in če povečaš sredstva, verjetno ne boš nič spremenil, ker je vzporedno s povečevanjem sredstev potrebno da lahko pregleda tiste ljudi, ki jim je ta denar dan. Lahko daste denar, nekdo ga bo ukradel, porabil za kdo ve kaj, vendar se situacija ne bo spremenila v ničemer.

Boris Dolgin: Strogo gledano imamo problem kokoš in jajce. Po eni strani brez financiranja ne bomo ustvarjali znanosti, po drugi strani pa s financiranjem, a brez znanstvene skupnosti, ki bo zagotavljala trg za strokovno znanje in zagotavljala normalen ugled, tega denarja ne bomo mogli dati v način, ki bo pomagal znanosti.

Aleksej Bobrovsky: Z drugimi besedami, treba je privabiti mednarodno strokovno znanje in ocene močnih znanstvenikov, ne glede na njihovo državo. Seveda je treba preklopiti na angleščino primere certificiranja, povezane z zagovorom kandidatskih in doktorskih nalog; Vsaj povzetki morajo biti v angleškem jeziku. To je popolnoma očitno in bo nekaj premikov v tej smeri, mogoče se bo nekako spremenilo na bolje in tako - če daš vsem denar ... seveda močni znanstveniki, ki bodo dobili več denarja - oni seveda, bodo delovale bolj učinkovito, vendar bo večina denarja izginila neznano kam. To je moje mnenje.

Boris Dolgin: Prosim, povejte mi, vi ste mlada znanstvenica, vendar ste že doktorica znanosti in mladi prihajajo k vam v drugačnem smislu, študenti, mlajši znanstveniki. Ali obstajajo tisti, ki prihajajo po vas?

Aleksej Bobrovsky: Delam na fakulteti in hočeš nočeš, včasih hočem, včasih nočem, nadzorujem študijsko, diplomsko in podiplomsko delo.

Boris Dolgin: So med njimi bodoči znanstveniki?

Aleksej Bobrovsky: Že. Obstajajo precej uspešno delujoči ljudje, ki sem jih nadzoroval, na primer postdoktoranti ali vodje znanstvenih skupin, seveda govorimo le o tujini. Tisti, ki sem jih vodil in so ostali v Rusiji, se ne ukvarjajo z znanostjo, ker morajo nahraniti družino in normalno živeti.

Boris Dolgin: Hvala, torej finance.

Aleksej Bobrovsky: Financiranje in plače seveda ne zdržijo kritik.

Boris Dolgin: To je še vedno zasebno ...

Aleksej Bobrovsky: V tem ni nobene skrivnosti. Plača višjega raziskovalca z minimalno kandidaturo na univerzi je petnajst tisoč rubljev na mesec. Vse ostalo je odvisno od dejavnosti znanstvenika: če lahko ima mednarodne štipendije in projekte, potem prejme več, vsekakor pa lahko računa na petnajst tisoč rubljev na mesec.

Boris Dolgin: Kaj pa doktorat?

Aleksej Bobrovsky: Niso mi še dali, še ne vem točno, koliko mi bodo dali, poleg tega bodo dodali štiri tisočake.

Boris Dolgin: Omenjena nepovratna sredstva so kar pomembna stvar. Ravno danes smo objavili novico, ki jo je poslala zanimiva raziskovalka, a ko je bilo vprašanje o financiranju, je govorila predvsem o pomenu tega področja, in spet, da ne omenjamo naših objav, minister Fursenko pravi, da bi morali znanstveni nadzorniki dodeljevati sredstva. financirati svoje podiplomske študente in jih tako finančno motivirati.

Aleksej Bobrovsky: Ne, to se običajno zgodi v dobri znanstveni skupini, če ima oseba, kot je Valerij Petrovič Šibajev, vodja laboratorija, v katerem delam, veliko zasluženo ime v znanstvenem svetu, možnost pridobitve štipendij in projekti. Večkrat ne pridem na »golo« plačo petnajst tisočakov, vedno so kakšni projekti, a ne zmore vsak, to ni splošno pravilo, zato vsi odidejo.

Boris Dolgin: Se pravi, vodja mora imeti dokaj visoko mednarodno avtoriteto in biti tudi v toku.

Aleksej Bobrovsky: Da, največkrat. Mislim, da sem imel v marsičem srečo. Element pridružitve močni znanstveni skupini je deloval pozitivno.

Boris Dolgin: Tukaj vidimo povratno informacijo dobre stare znanosti, dejstvo, da je nastala ta najmočnejša znanstvena skupina, zaradi katere ste lahko spoznali svojo pot. Ja, to je zelo zanimivo, hvala. Jaz imam zadnjo besedo.

Glas iz publike: Ne pretvarjam se, da imam zadnjo besedo. Rad bi poudaril, da je to, o čemer govorite, popolnoma razumljivo in ne jemljite tega kot šport. Želim opozoriti, da je bilo v predavanju Alekseja Savvatejeva rečeno, da v Ameriki sploh ni znanosti. Njegovo stališče je prav tako prepričljivo argumentirano kot vaše. Po drugi strani pa se je v Rusiji znanost še posebej hitro razvijala, ko se znanost sploh ni splačala, ampak so jo aktivno kradli, in takšne stvari so se dogajale.

Boris Dolgin: Ali govorimo o koncu 19. - začetku 20. stoletja?

Boris Dolgin: V Nemčiji?

Boris Dolgin: In ko se je njegovo znanstveno raziskovanje bolj aktivno razvilo ...

Glas iz publike: V Rusiji, ne on, ampak v Rusiji nasploh se je znanost najbolj učinkovito razvijala, ko niso plačali. Obstaja takšen pojav. To lahko opravičim, to ni stališče, Boris, to je dejstvo. Povsem odgovorno vam želim povedati tudi - to ni več dejstvo, ampak sklep - da so vaši upi, da vam bosta mednarodno strokovno znanje in angleški jezik pomagali, zaman, saj pri delu v dumi vidim hudo konkurenco za pravice. in lobiranje v Dumi za enostranske zakone o avtorskih pravicah proti Ameriki. Vsi pripisujejo ogromen odstotek intelektualne lastnine, sploh jih ne zanima, da se naše orožje tam ne kopira, to počnejo sami.

Boris Dolgin: Vidim, problem ...

Aleksej Bobrovsky: Orožje in znanost sta vzporedni stvari.

Glas iz publike: Zadnji primer: dejstvo je, da ko smo Zhenya Ananyev, on in jaz skupaj študirali na fakulteti za biologijo, odkrili mobilne elemente v genomu Drosophila, je priznanje prišlo šele po objavi v reviji "Chromosomes", vendar je Khisinova avtoriteta prebila to. objave, ker je bila ocena takšna: "v vaši temni Rusiji ne znajo posnemati DNK." Hvala vam.

Boris Dolgin: Predstave o stopnji znanstvenega raziskovanja v posamezni državi ob odsotnosti togega, jasnega sistema recenziranja člankov, ko se uporabljajo splošne ideje, so problem.

Aleksej Bobrovsky: Kar zadeva angleški jezik, je vse zelo preprosto - to je mednarodni znanstveni jezik. Vsak znanstvenik, ki se ukvarja z znanostjo, na primer v Nemčiji, Nemec skoraj vse svoje članke objavi v angleščini. Mimogrede, veliko disertacij se v Nemčiji zagovarja v angleščini, da ne omenjam Danskega in Nizozemskega, že zato, ker je tam veliko tujcev. Znanost je mednarodna. Zgodovinsko gledano je jezik znanosti angleščina.

Boris Dolgin: Nedavno se je zgodilo, da je bil jezik znanosti nemščina.

Aleksej Bobrovsky: Relativno nedavno, a kljub temu je zdaj tako, tako da je bil prehod na angleščino očiten, vsaj na ravni povzetkov in certificiranja, tako da so normalni zahodni znanstveniki te povzetke lahko brali, dajali povratne informacije, ocenjevali, da bi ven iz našega močvirja, sicer bo vse skupaj čisto potonilo v neznano in kar bo ostalo je čista profanacija. Dogaja se že na več načinov, vendar moramo nekako poskušati priti iz tega močvirja.

Boris Dolgin: Odprite okna, da preprečite vonjave.

Aleksej Bobrovsky: Začnite vsaj zračiti.

Boris Dolgin: Globa. Hvala vam. To je optimističen recept. Pravzaprav vaša pot vliva optimizem, kljub vsemu pesimizmu.

Aleksej Bobrovsky: Spet smo odstopili od dejstva, da je glavna ideja predavanja pokazati, kako lepi in zanimivi so tekoči kristali. Upam, da bo vse, kar sem povedal, vzbudilo zanimanje. Zdaj lahko najdete veliko informacij o tekočih kristalih, to je prva stvar. In drugič, ne glede na pogoje bodo znanstveniki vedno obstajali, nič ne more ustaviti znanstvenega napredka, tudi to vliva optimizem in zgodovina kaže, da vedno obstajajo ljudje, ki znanost premikajo naprej, za katere je znanost nadvse.

V ciklih »Javna predavanja Polit.ru« in »Javna predavanja Polit.ua« so nastopili:

• Leonard Polishchuk. Zakaj so velike živali izumrle v poznem pleistocenu? Odgovor z vidika makroekologije
• Miroslav Marinovič. Duhovno usposabljanje Gulaga
• Kiril Eskov. Evolucija in avtokataliza
• Mihail Sokolov. Kako se upravlja z znanstveno produktivnostjo. Izkušnje iz Velike Britanije, Nemčije, Rusije, ZDA in Francije
• Oleg Ustenko. Zgodba o nedokončani krizi
• Grigorij Sapov. Kapitalistični manifest. Življenje in usoda knjige L. von Misesa "Človeška dejavnost"
• Aleksander Irvanets. Torej to si, stric pisec!
• Vladimir Katanaev. Sodobni pristopi k razvoju zdravil proti raku
• Vakhtang Kipiani. Periodični samizdat v Ukrajini. 1965-1991
• Vitalij Naishul. Sprejemanje kulture s strani cerkve
• Nikolaj Kaverin. Pandemije gripe v človeški zgodovini
• Aleksander Filonenko. Teologija na univerzi: povratek?
• Aleksej Kondrašev. Človeška evolucijska biologija in zdravje
• Sergej Gradirovsky. Sodobni demografski izzivi
• Aleksander Kislov. Podnebje v preteklosti, sedanjosti in prihodnosti
• Aleksander Auzan, Aleksander Pashaver. Ekonomija: socialne omejitve ali socialne rezerve
• Konstantin Popadin. Ljubezen in škodljive mutacije ali zakaj pav potrebuje dolg rep?
• Andrej Ostalski. Izzivi in ​​grožnje svobodi govora v sodobnem svetu
• Leonid Ponomarev. Koliko energije človek potrebuje?
• Georges Nivat. Prevajanje teme: načini komunikacije med kulturami
• Vladimir Gelman. Subnacionalni avtoritarizem v sodobni Rusiji
• Vjačeslav Lihačov. Strah in sovraštvo v Ukrajini
• Evgeny Gontmakher. Modernizacija Rusije: položaj INSOR
• Donald Boudreau. Protimonopolna politika v službi zasebnih interesov
• Sergej Enikolopov. Psihologija nasilja
• Vladimir Kulik. Jezikovna politika Ukrajine: dejanja oblasti, mnenja državljanov
• Mikhail Blinkin. Prevoz v mestu, primernem za življenje
• Aleksej Lidov, Gleb Ivakin. Sveti prostor starodavnega Kijeva
• Aleksej Savvatejev. Kam gre (in nas vodi) ekonomija?
• Andrej Portnov. zgodovinar. Državljan. Država. Izkušnje z gradnjo države
• Pavel Plechov. Vulkani in vulkanologija
• Natalia Vysotskaya. Sodobna literatura ZDA v kontekstu kulturnega pluralizma
• Pogovor z Aleksandrom Auzanom. Kaj je modernizacija v ruščini?
• Andrej Portnov. Vaje z zgodovino v ukrajinščini: rezultati in možnosti
• Aleksej Lidov. Ikona in ikona v svetem prostoru
• Efim Račevski. Šola kot socialno dvigalo
• Aleksandra Gnatjuk. Arhitekti poljsko-ukrajinskega medsebojnega razumevanja medvojnega obdobja (1918-1939)
• Vladimir Zaharov. Ekstremni valovi v naravi in ​​laboratoriju
• Sergej Nekljudov. Literatura kot tradicija
• Jakov Gilinski. Na drugi strani prepovedi: pogled kriminologa
• Daniil Aleksandrov. Srednji sloji v tranzitnih postsovjetskih družbah
• Tatjana Nefedova, Aleksander Nikulin. Ruralna Rusija: prostorska kompresija in družbena polarizacija
• Aleksander Zinčenko. Gumbi iz Harkova. Vse, česar se ne spomnimo o ukrajinskem Katinu
• Aleksander Markov. Evolucijske korenine dobrega in zla: bakterije, mravlje, ljudje
• Mihail Favorov. Cepiva, cepljenje in njihova vloga v javnem zdravju
• Vasilij Zagnitko. Vulkanska in tektonska aktivnost Zemlje: vzroki, posledice, obeti
• Konstantin Sonin. Ekonomika finančne krize. Dve leti kasneje
• Konstantin Sigov. Kdo išče resnico? "Evropski slovar filozofij"?
• Mikola Rjabčuk. Ukrajinska postkomunistična transformacija
• Mihail Gelfand. Bioinformatika: molekularna biologija med epruveto in računalnikom
• Konstantin Severinov. Dednost pri bakterijah: od Lamarcka do Darwina in nazaj
• Mihail Černiš, Elena Danilova. Ljudje v Šanghaju in Sankt Peterburgu: obdobje velikih sprememb
• Maria Yudkevich. Kjer si rojen, ti pride prav: univerzitetna kadrovska politika
• Nikolaj Andrejev. Študij matematike - nova oblika tradicije
• Dmitrij Bak. "Sodobna" ruska književnost: sprememba kanona
• Sergej Popov. Hipoteze v astrofiziki: zakaj je temna snov boljša od NLP-jev?
• Vadim Skuratovski. Kijevsko literarno okolje 60-ih - 70-ih let prejšnjega stoletja
• Vladimir Dvorkin. Strateško orožje Rusije in Amerike: problemi zmanjšanja
• Aleksej Lidov. Bizantinski mit in evropska identiteta
• Natalija Jakovenko. Koncept novega učbenika ukrajinske zgodovine
• Andrej Lankov. Modernizacija v vzhodni Aziji, 1945-2010.
• Sergej Sluč. Zakaj je Stalin potreboval pakt o nenapadanju s Hitlerjem?
• Guzel Ulumbekova. Nauki ruskih zdravstvenih reform
• Andrej Rjabov. Vmesni rezultati in nekatere značilnosti postsovjetskih transformacij
• Vladimir Četvernin. Sodobna pravna teorija libertarizma
• Nikolaj Dronin. Globalne podnebne spremembe in Kjotski protokol: rezultati desetletja
• Jurij Pivovarov. Zgodovinske korenine ruske politične kulture
• Jurij Pivovarov. Razvoj ruske politične kulture
• Pavel Pečenkin. Dokumentarni film kot humanitarna tehnologija
• Vadim Radaev. Revolucija v trgovini: vpliv na življenje in potrošnjo
• Alec Epstein. Zakaj tuja bolečina ne boli? Spomin in pozaba v Izraelu in Rusiji
• Tatjana Černigovskaja. Kako razmišljamo? Večjezičnost in možganska kibernetika
• Sergej Aleksašenko. Leto krize: kaj se je zgodilo? kaj je narejeno kaj pričakovati?
• Vladimir Pastuhov. Sila medsebojnega odbijanja: Rusija in Ukrajina - dve različici iste preobrazbe
• Aleksander Jurjev. Psihologija človeškega kapitala v Rusiji
• Andrej Zorin. Humanistično izobraževanje v treh nacionalnih izobraževalnih sistemih
• Vladimir Plungjan. Zakaj bi moralo biti sodobno jezikoslovje korpusno jezikoslovje
• Nikita Petrov. Zločinska narava stalinističnega režima: pravne podlage
• Andrej Zubov. Vzhodnoevropske in postsovjetske poti k vrnitvi k pluralistični državnosti
• Victor Vakhshtain. Konec sociologije: perspektive sociologije znanosti
• Evgenij Oniščenko. Konkurenčna podpora znanosti: kako se to dogaja v Rusiji
• Nikolaj Petrov. Ruska politična mehanika in kriza
• Aleksander Auzan. Družbena pogodba: pogled iz leta 2009
• Sergej Guriev. Kako bo kriza spremenila svetovno gospodarstvo in ekonomsko znanost
• Aleksander Asejev. Akademska mesta kot središča znanosti, izobraževanja in inovacij v sodobni Rusiji