Mavzu. Polimerlarning fizik holatlari
Jadvalning oxiri. 2
Chiziqli polimerlar uchun shisha o'tish harorati molekulyar og'irlikka bog'liq bo'lib, uning o'sishi bilan ortadi. O'zaro bog'langan polimerlarda o'zaro bog'langan strukturaning hosil bo'lishi o'sishiga olib keladi T s, qanchalik katta bo'lsa, fazoviy panjara zichroq bo'ladi.
Shisha o'tish jarayoni polimerning ko'pgina xususiyatlarining o'zgarishi bilan birga keladi: issiqlik o'tkazuvchanligi, elektr o'tkazuvchanligi, sinishi indeksi va bu xususiyatlar keskin o'zgaradi. T Bilan.
Harorat pastga tushganda T c polimerda makromolekulalarning kinetik bo'laklarining issiqlik harakati kamayadi. Vitrifikatsiyalangan polimerning ozgina deformatsiyasiga olib kelishi uchun unga katta mexanik yuk qo'llanilishi kerak. Bunday holda, polimer o'zini elastik yoki viskoelastik jism kabi tutadi. Haroratning yanada pasayishi bilan polimer mo'rt tana kabi qulab tushadi, deformatsiya deyarli yo'qoladi. Polimerning mo'rt sinishi sodir bo'ladigan harorat mo'rtlik harorati deb ataladi. T soat. Polimerlar, qoida tariqasida, maydonga mos keladigan shishasimon holatda ishlaydi I termomekanik egri chiziqda (8-rasmga qarang).
Yuqori elastik holat Polimerning (HES) makromolekulalar segmentlarining nisbatan yuqori harakatchanligi bilan ajralib turadi. U makromolekulalar sezilarli uzunlikka (katta massa) ega bo'lgandagina o'zini namoyon qiladi va ayniqsa molekulalararo o'zaro ta'sirning kichik kuchlari bo'lgan egiluvchan zanjirli polimerlarga xosdir.
Muhim molekulalararo o'zaro ta'sir (dipollar, vodorod bog'lari) bilan HEAlar yuqori haroratlarda kuzatiladi, ya'ni. molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari zaiflashganda. Makromolekulaning tashqi mexanik kuchlanish ta'sirida turli xil konformatsiyalarni qabul qilishning nisbatan qulayligi yuqoridagi katta deformatsiyalarni tushuntiradi. T s (yuzlab foiz). Yukni olib tashlangandan so'ng, segmentlarning issiqlik harakati tufayli makromolekulalar dastlabki konformatsiyalariga qaytadi va erishilgan yuqori elastik deformatsiya yo'qoladi, ya'ni. u teskari. Agar chiziqli polimerning deformatsiyalanish jarayoni asta-sekinlik bilan amalga oshirilsa, makromolekulalar bir muvozanat konformatsiyasidan ikkinchisiga o'tishga ulgursa, EES o'rniga polimer nihoyasiga yetadi. yopishqoq oqim holati(VTS). Termoplastikada HES harorat oralig'ida kuzatiladi T Bilan - T qayerga
T k – hududdagi polimerning oqim (erish) harorati II
(8-rasmga qarang).
XTSda termoplastik polimer suyuqlik bo'lib, nisbatan kichik tashqi kuchlar ta'sirida qaytarilmas oqimga qodir, ya'ni. plastik deformatsiyani namoyon qiladi. Oqim paytida alohida makromolekulalar bir-biriga nisbatan harakatlanadi. XTSdagi deformatsiya cheksiz rivojlanishi mumkin va qaytarilmasdir. Viskoz-suyuqlik holati hududga mos keladi III rasmda. 8.
Ba'zi tarmoq polimerlari ham HEA ga aylanishiga qodir. Biroq, harorat yuqoriga ko'tarilganda T ular biroz yumshab, keyin qaytarib bo'lmaydigan tarzda yo'q qilinadi.
Polimerlarning kristall holati. Ko'pgina termoplastik polimerlar kristall holatda bo'lishi mumkin. Shunday qilib, polietilen, polipropilen va poliamidlar mikroskopik kristallar hosil qilishi mumkin.
Kristalli, suyuq kristalli va yo'naltirilgan amorf polimerlar, masalan, monokristallar, xossalarning anizotropiyasi(9-rasm).
Polimerlar haroratning pasayishi bilan suyuqlikdan (eritma, eritma) kristall holatga aylanadi. Kristallanish alohida segmentlarning joylashishini aniqlash va ularni joylashtirishda uzoq masofali uch o'lchovli tartibli elementlarning paydo bo'lishi natijasida yuzaga keladi.
Polimerlarda kristallanish jarayonini amalga oshirish uchun ba'zi zarur, lekin har doim ham etarli bo'lmagan shartlarga rioya qilish kerak.
Guruch. 9. Tartibli makromolekulalarning anizotropiyasi. Detektor tomonidan aniqlangan ko'rsatkichlar sinov yo'nalishidan sezilarli darajada farq qiladi
Birinchidan, kristall strukturani qurish uchun polimer molekulalari bo'lishi kerak muntazam, ya'ni. bo'g'inlarning ma'lum bir almashinishi va ularning asosiy zanjirga nisbatan fazoda bir xil joylashishi bilan chiziqli zanjir tuzilishiga ega edi.
Ikkinchidan, fazali transformatsiya paytida zanjirlar yoki segmentlarning o'zaro stackingi yaqin qadoqlash printsipiga muvofiq amalga oshirilishi kerak. Ko'pchilik kristallangan polimerlar uchun qadoqlash koeffitsientlari (makromolekulyarlarning ichki hajmining tananing haqiqiy hajmiga nisbati) 0,62...0,67 oralig'ida yotadi va oddiy qattiq jismlarning qadoqlash koeffitsientlariga yaqin. Shubhasiz, sterik to'siqlarni yaratadigan shoxchalar va katta hajmli yon o'rinbosarlarni o'z ichiga olgan makromolekulalar uchun yaqin qadoqlash qiyin.
Uchinchidan, kristallanish sodir bo'lishi uchun polimer molekulalari ma'lum bir harakatchanlikka ega bo'lishi kerak, shunda zanjirlar harakatlanishi va kristall tuzilishga sig'ishi mumkin. Amalda, kristallanish erish nuqtasiga yaqin va pastda sodir bo'lishi mumkin T pl. Suyuq kristalli polimerlar yuqori haroratlarda ham o'zlarining kristallik tuzilishini saqlab qoladilar T pl.
Ammo bu shartlarning barchasi bajarilgan taqdirda ham, polimerlar to'liq kristalli emas.
Polimerlar kristallilar bilan bir qatorda har doim amorf hududlarni o'z ichiga oladi, shuning uchun ular kristallanish mintaqalari deb ham ataladi. Shunday qilib, yuqori zichlikdagi polietilenda kristalli fazaning miqdori 75...90% ga etadi, past zichlikli polietilenda esa 60% dan oshmaydi. Kristall tuzilmalar, o'z navbatida, har doim morfologik jihatdan nuqsonli (shakli va fazoviy tashkil etilishida).
Past molekulyar birikmalardan farqli o'laroq, polimerlarning erishi ma'lum bir haroratda emas, balki ularning kimyoviy tuzilishi, molekulyar og'irligi va kinetik xususiyatlari bilan belgilanadigan harorat oralig'ida sodir bo'ladi. Erish harorati sifatida bu intervalning ba'zi o'rtacha harorati olinadi.
Kristallanish darajasi, kristall tuzilmalarining morfologiyasi va polimerning erish harorati diapazoni kristallanish jarayonining vaqt va relaksatsiya xarakteri bilan bog'liq. Agar harorat asta-sekin tushirilsa, yanada xilma-xil kristall tuzilmalar hosil bo'ladi.
Jadvalda 3-jadvalda ba'zi polimerlarning o'rtacha erish harorati ko'rsatilgan.
3-jadval
O'rtacha erish haroratlari
ba'zi polimerlar
Bu ma'lumotlardan ma'lum bo'ladi T pl polimerlarning elementar birliklarining qutbliligi, tuzilishi qonuniyligi ortishi va makromolekulalar egiluvchanligining pasayishi bilan ortadi.
Polimerlarning supramolekulyar tuzilishi(NMS) makrozanjirlarning jismoniy tashkil etilishini aks ettiradi va ularning fizik va fazaviy holatidan qat'i nazar, barcha polimerlarga xosdir. NMS paydo bo'lishining sababi makrozanjirlarning molekulalararo o'zaro ta'siridir. Morfologik jihatdan polimerlarning NMSlari makromolekulalarning ma’lum bir tarzda to‘planishi natijasida hosil bo‘lgan, turli o‘lcham va shakldagi, fazoviy jihatdan ajralib turadigan murakkab agregatlardir. Supramolekulyar tuzilmalarning yaratilishi egiluvchan zanjirning asosiy xususiyatini ochib beradi - burmalarga (to'plamlarga) yoki "o'z-o'zidan" to'plarga aylanish qobiliyati.
Moslashuvchan makromolekulalar rulon shaklida bo'lishi mumkin. Ushbu shaklning barqarorligi sirt maydoni va sirt energiyasining eng past qiymatlari bilan belgilanadi. Bobin bir yoki bir nechta makromolekulalardan iborat bo'lib, uning ichida zanjirning alohida bo'limlari tasodifiy joylashtirilgan. Bu NMS ko'pchilik amorf polimerlar uchun xos bo'lib, ularni tayyorlash jarayonida hosil bo'ladi.
Bilan polimerlarda M> 10 4 tuzilmalar keng tarqalgan bo'lib, odatda eritma yoki eritma bosqichida molekulalararo kuchlar ta'siri natijasida yoki bitta makromolekulaning yoki uning segmentlarining katlanishi yoki qo'shni makromolekulaning chiziqli bo'laklarini birlashtirishi natijasida paydo bo'ladi. Buklangan shakllanishlar ( paketlar) kattaroq va morfologik jihatdan murakkabroq strukturaviy agregatlarni hosil qilishi mumkin - fibrillalar(10-rasm,
A, b). Sintezlangan polimerlarda to'plam-fibrillar tuzilishi (10-rasm, V) rivojlangan supramolekulyar tuzilmalarning shakllanishidan oldin - lamellar(10-rasm, G).
Guruch. 10. A– polimerlarda to‘plam va fibrilla hosil bo‘lish sxemasi; b– yo‘naltirilgan kristalli polimerga makromolekulalarni qadoqlash; V- keyinchalik lamellarga joylashtiriladigan kristalli fibrillaning tuzilishi diagrammasi ( G)
Kristallanish shartlariga qarab, NMS fibrillar bo'lib qolishi yoki qatlamli (plastinkaga o'xshash) yoki sferulitik(11-rasm, V, G).
| A) |
| G) |
| V) |
| b) |
Guruch. 11. Polimerlardagi kristall hosilalarning turlari: A- kristallit;
b- fibril; V- radial sferulitlar; G- halqali sferulitlar
Ikkinchisi bir markazdan sharsimon shaklda rivojlanib, deb ataladigan fibrillalardan hosil bo'ladi. o'tish zanjirlari, ya'ni. qo'shni sferulitlarning bir qismi bo'lgan makromolekulalar bo'limlari. O'tish zanjirlari kristalli polimerda amorf hududlarni hosil qiladi. Sferulitlar nafaqat fibrillalarni yotqizish orqali, balki lamellar tomonidan ham yaratilishi mumkin.
Kristallardagi polimerning zichligi makromolekulalar zichroq joylashishi tufayli tartibsiz makrozanjirlar bilan to'ldirilgan strukturalararo zonalarga nisbatan yuqori va amorf hududlarga qaraganda yuqoriroq bo'lib chiqadi. Ba'zi polimerlarning o'rtacha zichligi (r), kristall (r cr) va amorf (r am) komponentlarning zichligi jadvalda keltirilgan. 4.
4-jadval
Polimer zichligi qiymatlari, kg/m 3
3.4. Polimerlarning suyuq kristall holati
3.4.1. Moddaning suyuq kristall holatining tabiati
Suyuq kristall holatdagi moddalarning tuzilishi suyuqlik va kristall tuzilishi o'rtasida oraliqdir. Ushbu oraliq holat mezomer deb ataladi, "mezos" dan - oraliq. Mezofazalarning bir necha turlari mavjud:
Suyuq kristallar, ularni pozitsion tartibsiz kristallar yoki orientatsion tartibli suyuqliklar deb atash mumkin, ular anizotrop shakldagi molekulalar (cho'zilgan), shu jumladan qattiq zanjirli makromolekulalar tomonidan hosil bo'ladi;
past shakldagi anizotropiyaga ega bo'lgan molekulalar tomonidan hosil qilingan plastik kristallar, polimer globullari, ular pozitsion mavjudligi va orientatsiya tartibining yo'qligi bilan tavsiflanadi;
egiluvchan zanjirli makromolekulalar va organik siklik tuzilmalar tomonidan hosil qilingan kondikristallar.
Mezofazalarni hosil qiluvchi molekulalar yoki makromolekulalar parchalari mezogen, mos keladigan kristallar esa mezomorf deyiladi. Suyuq kristallarning eng umumiy xususiyati bu xususiyatlarning anizotropiyasi bo'lib, bu, xususan, ularning loyqaligiga olib keladi. Aynan shu xususiyat tufayli suyuq kristallar 19-asr oxirida kashf etilgan. F.Reinitser - harorat pasayganda, suyuq xolesteril benzoat moddasi loyqa bo'lib, keyin oshganda shaffof bo'ladi. Tozalash haroratining mavjudligi suyuq kristalli tartib mavjudligining xarakterli belgilaridan biridir. Mezofaza shakllanishining yana bir xarakterli belgisi engil termal effektdir. Molekulyar qadoqlash turi, uning xarakterli naqshi - "tekstura" polarizatsiya qiluvchi mikroskopda aniqlanadi. Suyuq kristall strukturasining parametrlari rentgen nurlari difraksion tahlili bilan aniqlanadi. Kristal jismlarning erishi jarayonida eritmalarda hosil bo'lgan suyuq kristallar termotropik deyiladi. Konsentratsiyasi o'zgarganda eritmalarda paydo bo'ladigan suyuq kristallar liotropik deyiladi.
Polimerlarning mezofaza hosil boʻlish imkoniyatini birinchi boʻlib bashorat qilgan olimlar V.A.Kargin va P.Flori edilar. 1960-yillarda Suyuq kristalli tartib birinchi navbatda qattiq zanjirli, keyin esa egiluvchan zanjirli polimerlar uchun topilgan. Suyuq kristalli polimerlarning past molekulyar suyuqliklarga nisbatan muhim afzalligi shundaki, birinchisining shisha o'tish qobiliyatiga ega, buning natijasida suyuq kristalli struktura qattiq holatda mustahkamlanadi. Ushbu holat ko'rib chiqilayotgan hodisadan, xususan, ma'lumotlarni yozib olish va saqlash qurilmalarida amaliy foydalanish sohalarini sezilarli darajada kengaytiradi.
Polimerlarning mezomorf holatga o'tish imkoniyatining asosiy mezoni o'rinbosarning segmenti yoki bo'lagi uzunligining aromatik poliamidlar, tsellyuloza efirlari bilan qondiriladigan x = L/d >> 1 diametriga nisbati, - spiral polipeptidlar, DNK, taroqsimon polimerlar va boshqalar. Berilgan xarakterli nisbat fazaga o'tish konsentratsiyasini hisoblash imkonini beradi:
bu yerda A doimiy 5-10 ga teng. Bu munosabat liotropik tizimlar uchun yaxshi amal qiladi, ya'ni. egiluvchanlikning turli mexanizmlariga ega bo'lgan qattiq zanjirli polimerlarning eritmalari - doimiy, aylanma izomer, erkin bo'g'imli. Kristal fazaning uchta asosiy turi ma'lum: nematik, smektik va xolesterik (3.16-rasm). Birinchidan, molekulalar o'zlarini bir afzal yo'nalish bo'ylab yo'naltirishga intiladi; ikkinchisida, spiral bilan ifodalangan ustun yo'nalish bo'ylab; uchinchisida - molekulalarning orientatsiyasi bilan bir qatorda bir yoki bir nechta o'lchamdagi uzoq masofali tarjima tartibi, boshqacha aytganda, qatlam tartibi mavjud.
Suyuq kristall faza qattiq zanjirli polimerlarning eritmalari va eritmalarida, shuningdek, makromolekulalarida egiluvchan va qattiq bo'laklarga ega bo'lgan sopolimerlarda hosil bo'lishi mumkin. L >> d mezoniga aniq javob bermaydigan polifosfazen, polidietilsiloksan va polidipropilsiloksan polimerlarining suyuq kristall tartiblanishi ma'lum sharoitlarda zanjirning qotib qolishi, o'z-o'zidan to'g'rilanishi va keyin shunday qilib buklanishi mumkin degan taxminga olib keldi. -kondis-kristal deb ataladi. Bu atama cho'zilgan zanjirli konformatsion tartibsiz kristallni anglatadi.
Polimerning suyuq kristalli nematik tartiblanishining birinchi nazariyasi 1949 yilda L. Onsager tomonidan L >> d shartida uzunligi L va d diametrli uzun silindrsimon tayoqchalarning namunaviy yechimi uchun taklif qilingan. Agar V hajmli eritmada N tayoq bo'lsa, ularning konsentratsiyasi c va hajm ulushi ph mos ravishda teng bo'ladi:
Makromolekulalarning issiqlik harakati tufayli suyuq kristall tartiblashda ularning uzun o'qlarining bir yo'nalish bo'ylab yo'nalishi qat'iy bo'lishi mumkin emas, ularning ma'lum biriga nisbatan yo'nalishlar bo'yicha taqsimlanishi taqsimot funktsiyasi bilan tavsiflanadi. Ko'rib chiqilayotgan tizim uchun mahsulot kichik qattiq burchak ichida yotadigan yo'nalishlar bilan birlik hajmdagi rodlar soniga teng. vektor atrofida. Vektor har qanday yo'nalishni olishi mumkin, izotrop eritma uchun = const, tartiblangan eritma uchun u orientatsiya yo'nalishiga to'g'ri keladigan yo'nalishda maksimalga ega.
Onsager nazariyasida novda eritmasining Gibbs funktsiyasi uchta hadning yig'indisi sifatida ifodalanadi:
bu erda G 1 novdalar harakati bilan bog'liq Gibbs funktsiyasiga hissa qo'shadi, G 2 tartiblangan holatga o'tishda muqarrar bo'lgan entropiya yo'qotishlarini hisobga oladi. Rodlar orasidagi o'zaro ta'sirning Gibbs funktsiyasi (erkin energiya) bilan bog'liq bo'lgan uchinchi atama G 3 eng katta qiziqish uyg'otadi. Onsagerning so'zlariga ko'ra,
Bu yerda B(g) novdalar orasidagi ikkinchi virial oʻzaro taʼsir koeffitsienti boʻlib, uning uzun oʻqlari oʻzaro y burchak hosil qiladi. Bunday holda, novdalarning o'zaro ta'siri faqat o'zaro o'tkazilmasligi sababli ularning mumkin bo'lgan itarilishi bilan cheklanadi. Shuning uchun, B (g) qiymati bir novda ikkinchisining harakati uchun chiqarib tashlangan hajmga teng.
3.17-rasmdan ko'rinib turibdiki, chiqarib tashlangan hajm va shuning uchun B(g) tengdir:
shaklda ko'rsatilgan parallelepipedga mos keladi. 3.17.
(3.118) dan ko'rinib turibdiki, g → 0, G 3 → 0 bo'lganda, demak, orientatsion tartiblash yoki boshqacha aytganda, novdalarning bir-biriga parallel joylashishi termodinamik jihatdan qulaydir, chunki bu Gibbs funktsiyasining pasayishiga olib keladi. tizimning. Bu xulosa umumiy xarakterga ega. Mezofazaning molekulyar o'rash turi va uning teksturasi qanchalik g'alati bo'lmasin, har doim Gibbs funktsiyasining minimal qiymatiga mos keladi.
Onsager nazariyasida quyidagi yakuniy natijalarga erishildi.
1. Uzoq qattiq novdalar eritmasida orientatsiya tartibi ikkinchi darajali fazaga o'tishdir.
2. ph da< φ i , раствор изотропен, при φ >ph a - anizotrop, ph i da< φ < φ a раствор разделяется на две фазы - изотропную и анизотропную.
3. O'tish hududlari makromolekulaning assimetriya xarakteristikalari bilan bog'liq:
Qattiq tayoqchalar eritmasida suyuq kristall tartibini Flori ham eritmaning panjara modeli asosida nazariy jihatdan o‘rgangan. U kritik kontsentratsiya va assimetriya parametrini bog'lovchi quyidagi bog'liqlikni keltirib chiqardi:
Tayoqchalar yoki novdasimon qattiq zanjirli makromolekulalarning konsentratsiyasi ga yetganda, eritma ikki fazaga bo'linadi - izotrop va anizotrop (suyuq-kristal). ph2 ning ortishi bilan birinchisining nisbiy miqdori kamayadi, ikkinchisi ortadi va chegarada butun eritma suyuqlik tartibli bo'ladi. Tayoq shaklidagi molekulalarning suyuq kristalli tartibiga ega eritmaning faza diagrammasining umumiy ko'rinishi birinchi marta Flori tomonidan olingan. Bu rasmda ko'rsatilganiga mos keladi. 3.18 sintetik polipeptid poli-g-benzil-L-glutamat eritmasining faza diagrammasi. Diagrammaning yuqori chap qismi izotrop fazaga, yuqori o'ng qismi - anizotrop fazaga, egri chiziqlar bilan chegaralangan o'rta qismi izotrop va anizotrop fazalarning birgalikda yashashiga mos keladi.
Ushbu turdagi diagrammalar fazalarni ajratishning tor koridorining mavjudligi bilan tavsiflanadi. Polimerning izotropik holatdan suyuq kristall holatga o'tishning gipotetik haroratiga mos keladigan nuqtada birlashishi kerak, deb ishoniladi. Bu nuqta diagrammaning yuqori o'ng burchagida joylashgan bo'lishi kerakligi aniq, ya'ni harorat ko'tarilishi bilan koridor torayib, o'ngga burilishi kerak. Harorat 15 ° C dan yuqori ko'tarilganda (koridorning boshlanishi), birgalikda mavjud bo'lgan izotrop va anizotrop fazalardagi polimer kontsentratsiyasining nisbati nisbatan kam farq qiladi - (F 2) / (F2) anis = 1,5. Bu natijani Flori bashorat qilgan edi. T.da< 15 °С в широкой двухфазной области концентрация полимера в анизотропной фазе (φ 2 ≈ 0,7 - 0,85) значительно выше по сравнению с изотропной (φ 2 ≈ 0,01-0,05).
Moskva davlat universitetining kimyo fakulteti makromolekulyar birikmalar kafedrasi katta ilmiy xodimi, dotsent, kimyo fanlari doktori, Rossiya Federatsiyasi Prezidentining 2009 yil uchun yosh olimlar mukofoti laureatining ma’ruzasi stenogrammasini nashr etmoqdamiz. , Aleksey Bobrovskiy, 2010 yil 2 dekabrda Politexnika muzeyida "Ommaviy ma'ruzalar Polit. RU" loyihasi doirasida berilgan.
Shuningdek qarang:
Ma'ruza matni. 1-qism
Hayrli kech! Nizomga bir nechta o'zgartirish kiritmoqchiman: ma'ruza ikki qismdan iborat: birinchi navbatda suyuq kristallar, keyin suyuq kristall polimerlar, shuning uchun birinchi qismdan keyin bir nechta savollarni berishni taklif qilmoqchiman. Bu osonroq bo'ladi.
Aytmoqchimanki, ushbu ma'ruzaga tayyorgarlik ko'rishda o'z oldimga qo'ygan asosiy vazifam sizga suyuq kristallar va ulardan foydalanish haqida ko'p ma'lumot berish emas, balki sizni qandaydir tarzda suyuq kristallar bilan qiziqtirishdir. ba'zi bir boshlang'ich tushunchalar: ular nima va ular naqadar go'zal va qiziqarli ekanligini ko'rsatadi, utilitar nuqtai nazardan emas (ulardan qaerda foydalanish mumkin), balki fan va san'at nuqtai nazaridan (ular o'zlarida qanchalik go'zal). Mening hisobotim rejasi.
Avvalo, suyuq kristall holat qachon va qanday kashf etilganligi, suyuq kristallarning boshqa ob'ektlarga nisbatan o'ziga xosligini aytib beraman va ma'ruzamning ikkinchi qismida suyuq kristalli polimerlar va ular nima uchun qiziqarli va ajoyib ekanligi haqida gapiraman. .
Hamma biladiki, ko'pchilik moddalarda molekulalar kristall holatni hosil qiladi, molekulalar uch o'lchovda tartiblangan uch o'lchovli kristall panjara hosil qiladi va ma'lum bir haroratga qizdirilganda, uch o'lchovli tartibli holatdan fazaga o'tish kuzatiladi. tartibsiz suyuqlik holati, va keyingi isitish bilan - gazsimon holatga . Ma'lum bo'lishicha, suyuqlikning agregat holatiga ega bo'lgan ba'zi oraliq fazalar mavjud, ammo shunga qaramay, qandaydir tartib bor: uch o'lchovli emas, balki ikki o'lchovli yoki boshqa buzuq tartib. Endi nima haqida gaplashayotganimizni tushuntiraman.
Moddaning g'ayrioddiy holati - materiyaning suyuq kristalli holati to'g'risidagi birinchi hisobot, garchi o'sha paytda bu atama mavjud bo'lmasa ham - 1888 yilda bo'lib o'tdi. Ba'zi boshqa ma'lumotlarga ko'ra, moddaning bunday g'ayrioddiy holati 1850 yilda qayd etilgan, ammo 1888 yilda avstriyalik olim Fridrix Reynitser xolesterin hosilasi bo'lgan xolesteril benzoat moddasini tekshirib, qizdirilganda uni aniqladi. 145° boʻlsa, kristall faza (oq kukun) gʻalati loyqa suyuqlikka aylanadi va 179° gacha qizdirilganda oddiy shaffof suyuqlikka oʻtish kuzatiladi. U bu moddani tozalashga harakat qildi, chunki u sof xolesteril benzoatga ega ekanligiga amin emas edi, ammo shunga qaramay, bu ikki fazali o'tish takrorlandi. U ushbu moddaning namunasini do'sti fizik Otto fon Lemanga yubordi. Leman oddiy kristallarni, shu jumladan teginish uchun yumshoq va oddiy qattiq kristallardan farq qiladigan plastik kristallarni o'rgandi. O'rganishning asosiy usuli polarizatsiya optik mikroskopiyasi edi - yorug'lik polarizatordan o'tib, moddadan, so'ngra analizator orqali - nozik bir modda qatlamidan o'tadigan mikroskop. Polarizator va analizator orasiga ma'lum bir moddaning kristallari qo'yilganda siz to'qimalarni - turli kristall moddalar uchun xarakterli tasvirlarni ko'rishingiz va shu bilan kristallarning optik xususiyatlarini o'rganishingiz mumkin. Ma'lum bo'lishicha, Otto fon Leman unga oraliq holat, aldanishning sababi nima ekanligini tushunishga yordam bergan. Otto fon Leman kristall moddalar, kristallarning barcha xossalari faqat molekulalarning shakliga bog'liq, ya'ni ularning bu kristalda qanday joylashganligi muhim emas, molekulalarning shakli muhim ekanligiga jiddiy ishonch hosil qilgan. Suyuq kristallar bo'lsa, u to'g'ri edi - molekulalarning shakli suyuq kristalli fazani (asosan molekulalarning shakli) hosil qilish qobiliyatini belgilaydi. Bu erda men suyuq kristallarni o'rganishning asosiy tarixiy bosqichlari haqida gapirmoqchiman, menimcha, eng muhimi.
1888 yilda Reynitser shunday kristallar borki, ularning yumshoqligi ularni suyuq deb atash mumkin, deb yozgan edi, keyin Lemann oqayotgan kristallar haqida maqola yozdi, aslida u atamani yaratdi. suyuq kristallar. Muhim tarixiy epizod: 20-30-yillarda sovet fizigi Frederiks suyuq kristallarning optik xususiyatlariga turli magnit va elektr maydonlarining ta'sirini o'rganib chiqdi va u suyuq kristallardagi molekulalarning yo'nalishi juda oson o'zgarishini aniqladi. tashqi maydonlarning ta'siri va bu maydonlar juda zaif va juda tez o'zgaradi. 60-yillarning oxiridan boshlab suyuq kristall tizimlar va suyuq kristall fazalarni o'rganishda bum boshlandi va bu ularning ulardan foydalanishni o'rganishi bilan bog'liq. Birinchidan, oddiy elektron raqamli soatlardagi ma'lumotlarni ko'rsatish tizimlari uchun, keyin kalkulyatorlarda va kompyuter texnologiyalarining paydo bo'lishi bilan displeylarni ishlab chiqarish uchun suyuq kristallardan faol foydalanish mumkinligi aniq bo'ldi. Tabiiyki, bunday texnologik sakrash suyuq kristallarni fundamental fan nuqtai nazaridan o'rganishni rag'batlantirdi, ammo suyuq kristallar bilan bog'liq ilmiy kashfiyotlar orasidagi vaqt oralig'i qanchalik katta ekanligini ta'kidlamoqchiman. Darhaqiqat, odamlar qiziqish tufayli ularga qiziqib qolishgan, utilitar qiziqish yo'q edi, ulardan foydalanishni hech kim bilmas edi, bundan tashqari, o'sha yillarda (20-30-yillarda) nisbiylik nazariyasi ancha qiziqroq edi. Aytgancha, Frederik Sovet Ittifoqida nisbiylik nazariyasini ommalashtirgan, keyin u qatag'on qilingan va lagerlarda vafot etgan. Darhaqiqat, suyuq kristallar topilganidan keyin ular ulardan foydalanishni o'rgangunlariga qadar 80 yil o'tdi. Fanni moliyalashtirishning o'ziga xos xususiyatlari haqida gapirganda, men bu misolni tez-tez keltiraman.
Men suyuq kristall fazaning asosiy turlariga to'xtalib o'tmoqchiman. Mezofaza, ya'ni suyuq kristall faza qanday ishlaydi?
Odatda, suyuq kristalli faza novda yoki disk shaklidagi shaklga ega bo'lgan molekulalar tomonidan hosil bo'ladi, ya'ni ular shakl anizometriyasiga ega, birinchi navbatda rodlar yoki disklar. O'rnatish oson bo'lgan yaxshi tajribani tasavvur qilishingiz mumkin: agar siz tasodifan qutiga tayoqlarni quyib, silkitsangiz, bu silkitish natijasida siz tayoqlarning o'zlari parallel ravishda yig'ilganligini sezasiz, bu eng oddiy nematik. bosqichi tartibga solinadi. Muayyan yo'nalish bo'yicha orientatsiya tartibi mavjud, ammo molekulalarning massa markazi tartibsizdir. Massa markazi tekisliklarda bo'lganda, masalan, smektik tipdagi ancha murakkab fazalar, ya'ni shunday qatlamli fazalar mavjud. Xolesterik faza juda qiziq: uning mahalliy tartibi nematikniki bilan bir xil, orientatsion tartib mavjud, ammo yuzlab nanometr masofada ma'lum bir burilish yo'nalishi bo'lgan spiral struktura hosil bo'ladi. bu faza molekulalarning chiral bo'lganligi bilan bog'liq, ya'ni bunday spiral burilish hosil qilish uchun molekulyar xirallik (bu nima ekanligini keyinroq tushuntiraman) kerak. Bu faza shuningdek, nematik kabi qiziqarli xususiyatlarga ega va ba'zi ilovalarni ham topishi mumkin. Men gapirgan bosqichlar eng oddiylari. Moviy fazalar mavjud.
Polimerlar haqida gapirganda, men ularga biroz to'xtalaman, bu mening ishim bilan bog'liq. Bu erda bu chiziqlar molekulalarning orientatsiya yo'nalishini ko'rsatadi va bunday fazalarning asosiy strukturaviy elementi shunday silindrlar bo'lib, ularda molekulalarning uzun o'qlarining yo'nalishi aqlli ravishda o'zgaradi, ya'ni bu silindrning markazida yo'nalish bo'ylab joylashgan. tsilindrning o'qi va u periferiyaga uzoqlashganda, aylanish kuzatiladi. Ushbu fazalar struktura nuqtai nazaridan juda qiziq, qutblanuvchi mikroskopda juda chiroyli va shuni ta'kidlash kerakki, past molekulyar og'irlikdagi suyuq kristallarda bu fazalar darajaning o'ndan bir qismida, eng yaxshisi 2 ga teng bo'ladi. -3 ° harorat oralig'ida va polimerlar holatida men ushbu qiziqarli tuzilmalarni qo'lga kiritishga muvaffaq bo'ldim va bu haqda keyinroq aytib beraman. Bir oz kimyo. Suyuq kristall molekulalarining tuzilishi qanday ko'rinishga ega?
Odatda 2-3 ta benzol halqasining aromatik qismi bo'ladi, ba'zan to'g'ridan-to'g'ri bog'langan ikkita aromatik halqa bo'lishi mumkin, birlashtiruvchi qism bo'lishi mumkin. Bu parcha cho'zilgan, ya'ni uning uzunligi kengligidan kattaroq bo'lishi va u juda qattiq bo'lishi va uzun o'q atrofida aylanish mumkinligi muhim ahamiyatga ega, ammo bu aylanish jarayonida shakl cho'zilgan bo'lib qoladi. Bu suyuq kristall fazaning shakllanishi uchun juda muhimdir. Molekulada egiluvchan quyruqlarning mavjudligi muhim - bular turli xil alkil quyruqlari va turli xil qutb o'rnini bosuvchi moddalarning mavjudligi muhimdir. Bu qo'llash uchun muhim bo'lib, u dipol momentlarini va tashqi maydonlarda qayta yo'naltirish qobiliyatini yaratadi, ya'ni bu molekula ikkita asosiy qismdan iborat: ba'zi bir o'rinbosar (qutbli yoki qutbsiz) va egiluvchan quyruqli mezogen fragment. bukilishi mumkin. Nima uchun kerak? U ichki plastifikator vazifasini bajaradi, chunki agar siz qattiq molekulalarni olsangiz, ular kristallanadi - ular hech qanday mezofazalarsiz, suyuq kristall fazalarsiz uch o'lchamli kristal hosil qiladi va egiluvchan quyruq ko'pincha kristall o'rtasida oraliq faza hosil bo'lishiga yordam beradi. va oddiy izotrop suyuqlik. Molekulalarning yana bir turi disk shaklidagi molekulalardir. Mana shunday disklarning umumiy tuzilishi, ular ham mezafazalarni hosil qilishi mumkin, ammo ular cho'zilgan molekulalarga asoslangan fazalarga qaraganda butunlay boshqacha tuzilishga ega. Polarizatsiya qiluvchi mikroskop ostida suyuq kristallar qanchalik go'zal ekanligini sizlarga ta'kidlamoqchiman.
Polarizatsiya mikroskopiyasi suyuq kristallarni o'rganishning birinchi usuli bo'lib, ya'ni tadqiqotchi kesib o'tgan polarizatorlarning qutblanish mikroskopida kuzatilgan rasmdan qanday mezofaza, qanday turdagi suyuq kristall faza hosil bo'lganligini aniqlash mumkin. Bu nematik faza uchun xarakterli rasm bo'lib, uning molekulalari faqat orientatsion tartibni tashkil qiladi. Smektik faza shunday ko'rinadi. Bularning barchasi miqyosi haqida tasavvurga ega bo'lish uchun, ya'ni u molekulyar shkaladan ancha katta: rasmning kengligi yuzlab mikron, ya'ni bu to'lqin uzunligidan ancha kattaroq makroskopik rasm. ko'rinadigan yorug'likdan. Va bunday rasmlarni tahlil qilib, qanday tuzilish borligini aniqlash mumkin. Tabiiyki, ushbu mezofazalarning tuzilishi va ba'zi strukturaviy xususiyatlarini aniqlashning aniqroq usullari mavjud - rentgen nurlanishini tahlil qilish, spektroskopiyaning turli turlari - bu bizga molekulalar qanday va nima uchun u yoki bu tarzda qadoqlanganligini tushunishga imkon beradi. .
Rasmning yana bir turi - qisqa DNK bo'laklarining konsentrlangan eritmasi (suvli eritma) - bunday rasm Kolorado universitetida olingan. Umuman olganda, biologik ob'ektlarda suyuq kristalli fazalarning shakllanishining ahamiyati va xususiyatlari alohida katta muhokama mavzusidir va men bu borada mutaxassis emasman, lekin shuni aytishim mumkinki, biologik tabiatdagi ko'plab polimerlar suyuqlik hosil qilishi mumkin. kristall faza, lekin bu odatda liotropik suyuq kristall faza, ya'ni bu suyuq kristall faza hosil bo'lishi uchun suv kabi erituvchining mavjudligi muhim ahamiyatga ega. Bu men olgan suratlar.
Xolesterik mezofaza shunday ko'rinadi - odatiy rasmlardan biri. Men fazaviy o'tishlarning qanday chiroyli ko'rinishini ko'rsatmoqchiman: harorat o'zgarganda, biz faza o'tishini kuzatishimiz mumkin.
Harorat o'zgarganda, sinishi o'zgarishi kuzatiladi, shuning uchun ranglar o'zgaradi, biz o'tishga yaqinlashamiz - va izotrop eritmaga o'tish kuzatiladi, ya'ni hamma narsa qoraygan, kesishgan polarizatorlarda qorong'u rasm ko'rinadi.
Boshqa holatda, bu biroz murakkabroq: dastlab qorong'u rasm ko'rinadi, lekin tabiat bizni aldayapti, molekulalar shunchaki yo'naltirilgan, ular izotrop eritmaga o'xshaydi, lekin suyuq kristalli faza bor edi. Bu erda boshqa suyuq kristalli fazaga o'tish - sovutilganda, yo'nalishdagi tartibli o'zgarishlar. Qizil rang spiralning ma'lum bir qadamiga ega bo'lgan spiral struktura bilan bog'liq va spiralning qadami o'zgaradi, spiral buriladi, shuning uchun ranglarning o'zgarishi mavjud. Har xil dislinatsiyalar ko'rinadi, ya'ni spiral buriladi va endi bir nuqtada bu namunaning kristallanishi kuzatiladi, bularning barchasi ko'k rangga aylanadi. Men buni, masalan, suyuq kristallarni o'rganishdagi shaxsiy motivlarimdan biri ularning go'zalligi, men ularga mikroskop orqali zavq bilan qarayman, har kuni buni qilishdan baxtiyorman va estetik qiziqish qo'llab-quvvatlanishi bilan ko'rsataman. ilmiy qiziqish bilan. Endi kristallanish bo'ladi, hamma narsa real vaqtda sodir bo'ladi. Menda qo'ng'iroq va hushtak yo'q, bu mikroskopga o'rnatilgan oddiy sovunli idish, shuning uchun sifat mos keladi. Bu erda ushbu birikmaning sferulitlari o'sadi. Ushbu birikma biz uchun Chexiyadagi kimyogarlar tomonidan sintez qilingan. (Shuningdek, LCD birikmalarini o'zimiz sintez qilamiz.) Nima uchun ular keng qo'llanilishi haqida bir oz gapirish kerak.
Har birimiz o'zimiz bilan oz miqdorda suyuq kristallarni olib yuramiz, chunki barcha mobil telefon monitorlari suyuq kristalllarga asoslangan, kompyuter monitorlari, displeylar, televizor monitorlari va plazma monitorlari va umuman LED monitorlari bilan jiddiy raqobat. bilishimcha (men bu borada mutaxassis emasman), yo'q. Suyuq kristallar barqaror va rasmni almashtirish uchun juda ko'p kuchlanish talab qilmaydi - bu juda muhim. Suyuq kristallarda muhim birikma kuzatiladi, ya'ni xususiyatlarning anizotropiyasi deb ataladigan, ya'ni muhitda turli yo'nalishdagi xususiyatlarning bir-biriga o'xshamasligi, ularning past yopishqoqligi, boshqacha aytganda, suyuqlikning qandaydir optikligini yaratish mumkin. kommutatsiya vaqti millisekundlar yoki hatto mikrosekundlar bilan almashinadigan va reaksiyaga kirishadigan qurilma ko'z bu o'zgarish tezligini sezmaydi, shuning uchun LCD displeylar va televizor displeylarining mavjudligi va tashqi maydonlarga juda yuqori sezgirlik. Ushbu effektlar Frederiksdan oldin kashf etilgan, ammo u tomonidan o'rganilgan va men hozir gaplashadigan orientatsiya o'tishi Frederiks o'tish deb ataladi. Oddiy raqamli soat terish tizimi qanday ishlaydi va nima uchun suyuq kristallar juda keng qo'llaniladi?
Qurilma shunday ko'rinadi: suyuq kristall qatlami mavjud; tayoqchalar suyuq kristall molekulasidagi orientatsiya yo'nalishini ifodalaydi, albatta ular masshtabga mos kelmaydi, ular qolgan dizayn elementlaridan ancha kichikroq, ikkita polarizator mavjud, ular shunday kesishganki, agar ular bo'lmasa suyuq kristall qatlam bo'lsa, yorug'lik ular orqali o'tmaydi. Elektr maydonini qo'llash uchun nozik bir Supero'tkazuvchilar qatlam qo'llaniladigan shisha tagliklar mavjud; Bundan tashqari, suyuq kristall molekulalarini ma'lum bir tarzda yo'naltiruvchi shunday murakkab qatlam mavjud va yo'nalish yuqori substratda molekulalar bir yo'nalishda, boshqa substratda esa - perpendikulyar yo'nalishda yo'naltirilgan. , ya'ni suyuq kristall molekulalarining burilish yo'nalishi tashkil etilgan, shuning uchun yorug'lik , qutblantiruvchiga tushganda, u qutblanadi - u suyuq kristalli muhitga kiradi va uning qutblanish tekisligi suyuqlikning yo'nalishi bo'yicha aylanadi. kristall molekula - bu suyuq kristall molekulalarning xususiyatlari. Va shunga ko'ra, tekislik qutblanishida 90° ga aylanishi tufayli yorug'lik bu geometriyadan xotirjam o'tadi va elektr maydoni qo'llanilsa, molekulalar elektr maydoni bo'ylab bir qatorga kiradi va shuning uchun qutblangan yorug'lik uning qutblanishini o'zgartirmaydi. va boshqa polarizatordan o'tolmaydi. Qorong'i tasvir shunday paydo bo'ladi. Haqiqatda, qo'l soatlarida oyna ishlatiladi va ba'zi tasvirlarni tasavvur qilish imkonini beruvchi segmentlar yaratilishi mumkin. Bu eng oddiy sxema, albatta, suyuq kristall monitorlar ancha murakkab tuzilmalar, ko'p qatlamli, qatlamlari odatda juda nozik - o'nlab nanometrlardan mikrongacha - lekin printsip asosan bir xil va bu o'tish molekulalarning orientatsiyasi elektr yoki magnit maydon bo'ylab o'zgaradi (monitorlar elektr maydonidan foydalanadi, chunki bu osonroq) Frederiks o'tish (effekt) deb ataladi va barcha bunday qurilmalarda faol qo'llaniladi. Birinchi prototip terishdagi nematik displeydir.
Va bu suyuq kristal molekulasini qayta yo'naltirish uchun qanchalik kichik elektr maydoni kerakligini ko'rsatadigan rasm. Aslida, bu elektrolit sifatida ikkita kartoshkadan tashkil topgan galvanik hujayra, ya'ni bunday qayta yo'naltirish uchun 1V mintaqasida juda kichik kuchlanish talab qilinadi, shuning uchun bu moddalar juda keng qo'llaniladi. Yana bir dastur, va biz batafsilroq gaplashadigan xolesterik suyuq kristallar haqida gapiramiz, ular haroratga qarab rangni o'zgartirishga qodir ekanligi bilan bog'liq.
Bu spiralning turli qadamiga bog'liq bo'lib, masalan, harorat taqsimotini tasavvur qilish mumkin. Men kichik molekulali suyuq kristallar haqida gapirishni tugatdim va polimer suyuq kristallariga o'tishdan oldin ular haqidagi savollaringizni tinglashga tayyorman.
Ma'ruza muhokamasi. 1-qism
Tatyana Suxanova, Bioorganik kimyo instituti: Havaskorning savoliga javob bering: suyuq kristallarning rangi qaysi diapazonda o'zgaradi va bu ularning tuzilishiga qanday bog'liq?
Aleksey Bobrovskiy: Biz xolesterik suyuq kristallar haqida gapiramiz. Bu erda rang xolesterik spiralning qadamiga qarab o'zgaradi. UV mintaqasida, mos ravishda ko'rinmas mintaqada yorug'likni tanlab aks ettiradigan xolesteriklar mavjud va infraqizil mintaqadagi ushbu davriylik tufayli yorug'likni tanlab aks ettiradigan xolesteriklar mavjud, ya'ni biz mikronlar, o'nlab mikronlar va boshqalar haqida gapiramiz. Men uni qutblangan optik mikroskopda ko'rsatgan rangli rasmlar ishi, u erda u yanada murakkabroq va rang qutblangan yorug'lik, suyuq kristalldagi qutblanish tekisligi boshqacha aylanishi bilan bog'liq va bu narsaga bog'liq. to'lqin uzunligi. Ranglarning murakkab diapazoni mavjud va butun ko'rinadigan diapazon qoplanadi, ya'ni siz turli xil ranglarni olishga harakat qilishingiz mumkin.
Boris Dolgin: Hayot haqida bir oz ko'proq gapirib bera olasizmi?
Aleksey Bobrovskiy: Hayot haqidami? Suyuq kristallarning biologiyadagi roli haqida aniqmi?
Boris Dolgin: Ha.
Aleksey Bobrovskiy: Afsuski, bu mening mavzuim emas. Oxirida kitobga havola beraman. Avvalo, biologiyada suyuq kristallarning aloqasi haqida gapirganda, ular tibbiyotda qanday foydalanish mumkinligi haqida gapiradilar - juda ko'p turli xil variantlar mavjud. Lipit hujayra membranalarida suyuq kristall holat maqbul biologik haroratlarda sodir bo'ladi.
Boris Dolgin: Va bu umuman artefakt emas va bu qo'shimcha tadqiqot.
Aleksey Bobrovskiy: Ha. Menimcha, suyuq kristall holatning roli hali ham aniq ma'lum emas va ba'zida hujayradagi DNK suyuq kristalli holatda bo'lishi mumkinligi haqida dalillar mavjud, ammo bu kelajakdagi tadqiqotlar uchun mavzu. Bu mening fan soham emas. Meni ko'proq suyuq kristalli sintetik polimerlar qiziqtiradi, ular haqida keyinroq gaplashaman.
Boris Dolgin: LCD polimerlari butunlay sun'iymi?
Aleksey Bobrovskiy: Ha, asosan hamma narsa sun'iy. Masalan, ba'zi qo'ng'izlar va kapalaklarning ranglanishi bunday tabiiy suyuq kristallar emas, balki xitinli biologik polimerlar tufayli muzlatilgan suyuq kristall holatga bog'liq. Shunday qilib, evolyutsiya rang berish pigmentlar tufayli emas, balki polimerlarning ayyor tuzilishi bilan bog'liqligini aniqladi.
Mixail Potanin: Menda suyuq kristallarning magnit sezgirligi haqida savolim bor. Ular Yerning magnit maydonlariga qanchalik sezgir? Ular bilan kompas yasash mumkinmi?
Aleksey Bobrovskiy: Mumkin emas. Afsuski, shunday bo'ldi. Suyuq kristallarning sezgirligini nima aniqlaydi? Diamagnit sezuvchanlik va dielektrik o'tkazuvchanlik tushunchasi mavjud va elektr maydonida hamma narsa ancha qulayroq va yaxshiroq, ya'ni bunday suyuq kristall hujayraga 1 V kuchlanishni qo'llash kifoya - va hamma narsa shunday bo'ladi. qayta yo'naltirilgan va magnit maydon holatida biz teslas haqida gapiramiz - bunday maydon kuchlari Yerning magnit maydonining kuchidan beqiyos yuqori,
Lev Moskovkin: Menda butunlay havaskor savol bo'lishi mumkin. Ma'ruza mutlaqo jozibali, estetik qoniqish ajoyib, lekin taqdimotning o'zi kamroq. Siz ko'rsatgan rasmlar yadroga o'xshaydi - ular estetik jihatdan ham faol - va Jabotinskiy reaktsiyasiga o'xshaydi, garchi sizning rasmlaringiz tsiklik emas. Rahmat.
Aleksey Bobrovskiy: Men bu savolga javob berishga tayyor emasman. Buni adabiyotda ko'rib chiqish kerak. Polimerlar va suyuq kristallarda "miqyoslash", ya'ni o'ziga o'xshashlik nazariyasi mavjud. Menga bu savolga javob berish qiyin, men bu mavzuda malakali emasman.
Natalya: Endi Nobel mukofotlari rossiyalik olimlarga topshirilmoqda. Sizningcha, Frederiks, agar u tirik qolganida, bu mukofotni olishi mumkin edi? Umuman, shu mavzuda ishlagan olimlardan Nobel mukofoti olganmi?
Aleksey Bobrovskiy: Menimcha, albatta, Frederiks birinchi nomzod bo'lardi. Urush paytida u lagerda vafot etdi. Agar u 1968-1970 yillargacha yashaganida, u Nobel mukofotiga birinchi nomzod bo'lgan bo'lardi - bu juda aniq. Hali ham buyuk fizik, lekin mukofotlanmadi (biz olimlarimiz haqida gapiryapmiz), - Tsvetkov Sankt-Peterburgdagi fiziklar maktabining asoschisi, afsuski, u bir darajaga yoki boshqasiga tushib ketdi. Suyuq kristallar bo'yicha Nobel mukofotini kim olgani haqidagi savol maxsus ko'rib chiqilmagan yoki o'rganilmagan, lekin mening fikrimcha, polimerlar va suyuq kristallar bo'yicha Nobel mukofotini faqat Pol de Gennes olgan.
Boris Dolgin: Suyuq kristallarni o'rganish modasi abadiy ketdimi?
Aleksey Bobrovskiy: Ha, albatta, endi hech qanday hayajon yo'q, chunki eng oddiy mezofaza (nematik suyuq kristalli faza) bilan ko'p narsa allaqachon aniq va u foydalanish uchun eng maqbul ekanligi aniq. Murakkab fazalarga qiziqish hali ham mavjud, chunki yaxshi o'rganilganiga nisbatan ba'zi afzalliklarga ega bo'lish mumkin, ammo suyuq kristall holat bo'yicha nashrlar soni kamayib bormoqda.
Boris Dolgin: Ya'ni, siz tushunishda hech qanday sifat sakrashlarini, global sir bo'ladigan zonalarni ko'rmaysiz.
Aleksey Bobrovskiy: Menimcha, bashorat qilmaslik yaxshiroq, chunki hamma narsa bo'lishi mumkin. Fan har doim ham izchil rivojlanavermaydi. Ba'zida g'alati sakrashlar bo'ladi, shuning uchun men hech qanday bashorat qilishga majbur emasman.
Konstantin Ivanovich: Ular inson hayoti uchun qanchalik xavfsiz ekanligini bilmoqchiman.
Aleksey Bobrovskiy: LCD displeylarni ishlab chiqaruvchi odamlar xavfsizlik sinovlaridan o'tadilar. Agar siz bir litr suyuq kristall ichsangiz, ehtimol siz kasal bo'lib qolasiz, ammo milligramm ishlatilganligi sababli, jiddiy xavf yo'q. Bu termometrdan singan, simob oqishidan ancha xavfsizroqdir. Bu zarar jihatidan mutlaqo tengsizdir. Hozirgi vaqtda suyuq kristallarni qayta ishlash bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda. Men bir xabarni eshitdim, bu muammoga jiddiy e'tibor qaratilmoqda, allaqachon katta miqdordagi hurda bor va uni qanday qilib qaytarib olish mumkin, ammo atrof-muhit bilan bog'liq muammolar minimaldir. Ular xavfsiz.
Boris Dolgin: Oxirida juda qiziq narsa bor edi. Agar siz ishlatilgan LCD monitorni va hokazolarni tasavvur qilsangiz. Unga keyin nima bo'ladi, nima bo'lyapti? U qanday yo'q qilinadi - yoki u yo'q emasmi yoki qandaydir tarzda parchalanadimi yoki qoladimi?
Aleksey Bobrovskiy: Menimcha, suyuq kristall molekulalari tashqi ta'sirlar ostida birinchi bo'lib parchalanadi.
Boris Dolgin: Demak, bu erda alohida o'ziga xoslik yo'qmi?
Aleksey Bobrovskiy: Albatta yo'q. Menimcha, u erda plastmassa va polimerlarni qayta ishlash bilan bog'liq muammolar ancha murakkab.
Oleg: Iltimos, ayting-chi, suyuq kristalli fazalarning harorat diapazoni nima bilan belgilanadi? Ma'lumki, barcha zamonaviy displeylar juda keng harorat oralig'ida ishlaydi. Bunga qanday erishildi va ular materiyaning qanday xossalari va tuzilishi bilan belgilanadi?
Aleksey Bobrovskiy: Ajoyib savol. Darhaqiqat, oddiy birikmalar, yakka tartibda sintez qilinadigan organik birikmalarning ko'pchiligi, men ko'rsatganimdek, xolesteril benzoat 140 ° da eriydi, keyin izotropik parchalanish 170 ° haroratga ega. Xona harorati atrofida past erish nuqtasiga ega bo'lgan va 50 ° atrofida oddiy izotrop suyuqlikka aylanadigan alohida moddalar mavjud, ammo bunday keng harorat oralig'ini, noldan past haroratgacha amalga oshirish uchun aralashmalar qilish kerak edi. Turli moddalarning an'anaviy aralash kompozitsiyalari, aralashtirilganda, ularning erish nuqtasi sezilarli darajada kamayadi. Bunday hiyla. Odatda bu homolog seriyalar bo'lib, displeylarda bifenil hosilasi ishlatiladi, bu erda X va nitril o'rnini bosuvchisi yo'q va turli uzunlikdagi dumlar alkil dumlari sifatida olinadi va 5-7 komponentdan iborat aralashmasi tushirishga imkon beradi. erish nuqtasi 0 ° dan past bo'lsa, tozalash harorati, ya'ni suyuq kristalning izotrop fazaga o'tishi, 60 ° dan yuqori - bu shunday hiyla.
Ma'ruza matni. 2-qism
Avvalo, polimerlar nima ekanligini aytmoqchiman.
Polimerlar - bu takroriy takrorlash, ya'ni bir xil birliklarning kimyoviy bog'lanishi natijasida olingan birikmalar - eng oddiy holatda, polietilenda bo'lgani kabi, bir xil zanjirda bir-biriga bog'langan CH 2 birliklari. Albatta, tuzilishi takrorlanmaydigan va juda murakkab tarzda tashkil etilgan murakkabroq molekulalar, hatto DNK molekulalari ham bor.
Polimer topologiyasining asosiy turlari: eng oddiy molekulalar chiziqli zanjirli molekulalar, tarmoqlangan, taroqsimon polimerlar mavjud. Suyuq kristall polimerlarni tayyorlashda taroqsimon polimerlar muhim rol o‘ynagan. Yulduz shaklidagi, halqa bilan bog'langan polikatenanlar turli xil molekulyar shakllardir. Suyuq kristall holatini o'rganish qizg'in davom etayotganda, suyuq kristallar o'rganilayotganda, bir fikr paydo bo'ldi: suyuq kristallarning noyob optik xususiyatlarini polimerlarning yaxshi mexanik xususiyatlari - qoplamalar, plyonkalar hosil qilish qobiliyati bilan birlashtirish mumkinmi? , va ba'zi mahsulotlar? Va 1974 yilda (birinchi nashr bor edi) aqlga kelgan narsa - 60-yillarning oxiri - 70-yillarning boshlarida ular suyuq kristalli polimerlarni ishlab chiqarishga turli yondashuvlarni taklif qila boshladilar.
Yondashuvlardan biri chiziqli makromolekulaga novda shaklidagi, tayoq shaklidagi molekulalarni biriktirishdir, ammo ma'lum bo'ldiki, bunday polimerlar suyuq kristall faza hosil qilmaydi - ular oddiy mo'rt oynalar bo'lib, qizdirilganda parchalana boshlaydi va hech narsa bermaydi. . Keyin, parallel ravishda, ikkita laboratoriyada (bu haqda keyinroq batafsilroq gaplashaman), bunday novda shaklidagi molekulalarni asosiy polimer zanjiriga egiluvchan bo'shliqlar - yoki rus tilida ajralishlar orqali biriktirish usuli taklif qilindi. Va keyin quyidagilar chiqadi: asosiy polimer zanjiri o'rtasida ozgina avtonomiya mavjud, u asosan mustaqil ravishda davom etadi va novda shaklidagi molekulalarning harakati, ya'ni asosiy polimer zanjiri novda shaklidagi molekulalarning shakllanishiga xalaqit bermaydi. suyuq kristall fazaning bo'laklari.
Bu yondashuv juda samarali bo'ldi va parallel ravishda ikkita laboratoriyada - Sovet Ittifoqidagi Nikolay Alfredovich Pleyt laboratoriyasida va Ringsdorf laboratoriyasida - bunday yondashuv mustaqil ravishda taklif qilindi va men hozirda ishlayotganimdan xursandman. Moskva davlat universitetining kimyo fakultetidagi Valeriy Petrovich Shibaevning laboratoriyasi, ya'ni men bularning barchasi ixtiro qilingan laboratoriyada ishlayman. Tabiiyki, ustuvorliklar haqida tortishuvlar bo'lgan, ammo bularning barchasi ahamiyatsiz.
Suyuq kristall polimerlarning asosiy turlari. Men bunday asosiy zanjirlar yoki asosiy polimer zanjirining asosiy guruhlari (bu shunday polimerlarning bir turi) haqida gapirmayman, men asosan tayoq shaklidagi bo'laklar bir-biriga bog'langan taroqsimon suyuq kristalli polimerlar haqida gapiraman. asosiy zanjir moslashuvchan alifatik dekuplator orqali.
Sintez va turli xossalarning kombinatsiyasi nuqtai nazaridan suyuq kristalli polimerlarni yaratishga yondashuvning muhim afzalligi gomopolimerlarni olish imkoniyatidir. Ya'ni, siz zanjir molekulasini hosil qilishga qodir bo'lgan monomerni olasiz, masalan, bu erda sxematik tarzda tasvirlangan qo'sh bog'lanish tufayli siz gomopolimerni, ya'ni molekulalari bir xil novda shaklidagi bo'laklardan iborat polimerni olishingiz mumkin. , yoki siz ikki xil fragmentni birlashtirib, sopolimerlar hosil qilishingiz mumkin - ular ikkalasi ham mezofazani tashkil qilishi mumkin yoki mezogen bo'lmagan fragmentlarni mezogen fragmentlar bilan birlashtirishi mumkin va biz bir xil bo'lmagan komponentlarni kimyoviy jihatdan bir xil bo'lishga majburlash qobiliyatiga egamiz. polimer tizimi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, agar biz bunday monomerni kimyoviy bog'lanmagan holda aralashtirmoqchi bo'lsak, ular ikkita alohida fazani beradi va ularni kimyoviy bog'lash orqali biz ularni bir tizimda bo'lishga majbur qilamiz, keyin nima uchun buni ko'rsataman. yaxshi.
Polimer suyuq kristallari va past molekulyar suyuq kristallar o'rtasidagi muhim afzallik va farq shishasimon holatni shakllantirish imkoniyatidir. Agar siz harorat shkalasiga qarasangiz: bizda yuqori haroratlarda izotrop faza bor, harorat pasayganda, suyuq kristalli faza hosil bo'ladi (bu sharoitda polimer juda yopishqoq suyuqlikka o'xshaydi) va sovutilganda, o'z-o'zidan yuqori haroratga o'tish sodir bo'ladi. shishasimon holat kuzatiladi. Bu harorat odatda xona haroratiga yaqin yoki biroz yuqoriroqdir, ammo bu kimyoviy tuzilishga bog'liq. Shunday qilib, suyuq yoki kristall holatga o'tadigan past molekulyar og'irlikdagi birikmalardan farqli o'laroq, struktura o'zgaradi. Polimerlarga kelsak, bu struktura o'nlab yillar davomida saqlanishi mumkin bo'lgan shishasimon holatda muzlatilgan bo'lib chiqadi va bu qo'llash nuqtai nazaridan muhim, masalan, ma'lumotni saqlashni qayd qilish uchun biz o'zgartirishimiz mumkin. molekulaning tuzilishi va yo'nalishi, molekula bo'laklari va ularni xona haroratida muzlatish. Bu polimerlarning past molekulyar birikmalardan muhim farqi va afzalligi. Polimerlar yana nima uchun yaxshi?
Ushbu video suyuq kristalli elastomerni namoyish etadi, ya'ni u qizdirilganda qisqaradigan va sovutilganda kengayadigan rezina tasmaga o'xshaydi. Ushbu ish Internetdan olingan. Bu mening ishim emas, bu erda tezlashtirilgan tasvir, ya'ni haqiqatda, afsuski, bu o'tish o'nlab daqiqalarda kuzatiladi. Nima uchun bu sodir bo'lmoqda? Suyuq kristall elastomer nima, u ancha past shisha o'tish haroratiga ega, ya'ni xona haroratida elastik holatda, lekin makromolekulalar o'zaro bog'langan va agar biz plyonkani suyuq kristall fazada sintez qilsak, u holda polimer zanjiri mezogen guruhlarning orientatsiyasini biroz takrorlaydi va agar biz uni qizdirsak, mezogen guruhlar tartibsiz holatga o'tadi va shunga mos ravishda asosiy polimer zanjirlarini tartibsiz holatga o'tkazadi va makromolekulyar sariqlarning anizometriyasi o'zgaradi. Bu qizdirilganda, mezofazadan izotropik fazaga o'tish jarayonida polimer rulonlari shaklining o'zgarishi tufayli namunaning geometrik o'lchamlarining o'zgarishi kuzatiladi. Past molekulyar og'irlikdagi suyuq kristallar holatida buni kuzatish mumkin emas. Germaniyadagi ikkita guruh - Finkelman, Zentel va boshqa guruhlar bu borada ko'p ishladilar. Xuddi shu narsani yorug'lik ta'sirida kuzatish mumkin.
Fotoxrom polimerlar bo'yicha ko'plab ishlar mavjud bo'lib, ularda azobenzol bo'lagi mavjud - ikkita benzol halqasi bir-biriga NN qo'sh bog'i bilan bog'langan. Bunday molekulyar bo'laklarga yorug'lik ta'sirida nima sodir bo'ladi? Trans-sis izomerizatsiyasi deb ataladigan narsa kuzatiladi va novda shaklidagi bo'lak yorug'lik bilan nurlantirilganda, qiyshiq kavisli sis shakliga, egilgan parchaga aylanadi. Bu, shuningdek, tizimdagi tartibning sezilarli darajada pasayishiga olib keladi va isitish paytida biz ilgari ko'rganimizdek, nurlanish paytida ham geometrik o'lchamlarning qisqarishi, plyonka shaklining o'zgarishi kuzatiladi, bu holda biz kuzatdik. qisqarish.
Nurlanish paytida, ya'ni UV nurlari bilan nurlanganda, plyonkaning bunday egilishi mumkin bo'lgan turli xil egilish deformatsiyalari amalga oshirilishi mumkin. Ko'rinadigan yorug'lik ta'sirida teskari cis-trans izomerizatsiyasi kuzatiladi va bu plyonka kengayadi. Barcha turdagi variantlar mumkin - bu tushayotgan yorug'likning polarizatsiyasiga bog'liq bo'lishi mumkin. Men bu haqda gapiryapman, chunki bu hozir suyuq kristalli polimerlarni tadqiq qilishning juda mashhur sohasi. Ular hatto bunga asoslanib, ba'zi qurilmalarni ishlab chiqarishga muvaffaq bo'lishadi, ammo hozirgacha, afsuski, o'tish vaqtlari ancha uzoq, ya'ni tezligi past, shuning uchun biron bir aniq foydalanish haqida gapirish mumkin emas, lekin shunga qaramay, bular Harorat o'zgarganda yoki turli to'lqin uzunlikdagi yorug'lik ta'sirida harakat qiladigan bunday sun'iy ravishda yaratilgan mushaklar ishlaydi. Endi men sizga to'g'ridan-to'g'ri ishim haqida qisqacha aytib bermoqchiman.
Mening ishim, laboratoriyamizning vazifasi nima. Men allaqachon sopolimerizatsiyaning afzalliklari, bir polimer materialida mutlaqo o'xshash bo'lmagan fragmentlarni birlashtirish imkoniyati haqida gapirgan edim va bunday turli xil ko'p funktsiyali suyuq kristalli polimerlarni yaratishning asosiy vazifasi, asosiy yondashuvi - bu turli xil funktsional monomerlarning sopolimerizatsiyasi. mezogen bo'lishi mumkin, ya'ni suyuq kristalli polimerlarning hosil bo'lishi uchun javobgardir.fazalar, chiral (xirallik haqida keyinroq gaplashaman), fotoxromli, ya'ni ular yorug'lik ta'sirida o'zgarishiga qodir, elektroaktiv bo'lib, ular katta hajmni o'tkazadilar. dipol momenti va maydon ta'sirida qayta yo'naltirilishi mumkin, masalan, metall ionlari bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin bo'lgan turli xil funktsional guruhlar va materialning o'zgarishi mumkin. Va bu gipotetik taroqsimon makromolekula bu erda chizilgan, lekin aslida biz turli xil fragmentlar kombinatsiyasini o'z ichiga olgan ikki yoki uchlik sopolimerlarni olamiz va shunga mos ravishda biz turli xil ta'sirlardan foydalangan holda ushbu materiallarning optik va boshqa xususiyatlarini o'zgartirishimiz mumkin, masalan. , yorug'lik va elektr maydoni. Chirallik va fotoxromlik kombinatsiyasining bunday misollaridan biri.
Men allaqachon xolesterik mezofaza haqida gapirgan edim - haqiqat shundaki, spiral molekulyar struktura ma'lum bir spiral qadami bilan hosil bo'ladi va bunday tizimlar bunday davriylik tufayli yorug'likni tanlab aks ettiradi. Bu plyonka bo'limining sxematik diagrammasi: ma'lum bir spiral qadami va haqiqat shundaki, selektiv aks ettirish spiral qadamiga chiziqli bog'liq - spiral qadamiga proportsional, ya'ni spiral qadamini u yoki bu tarzda o'zgartirish orqali, filmning rangini, selektiv aks ettirishning to'lqin uzunligini o'zgartirishimiz mumkin. Muayyan darajada burilish bilan bunday tuzilishga nima sabab bo'ladi? Bunday struktura hosil bo'lishi uchun nematik fazaga chiral fragmentlarni kiritish kerak.
Molekulyar xirallik - molekulalarning ko'zgu tasviriga mos kelmasligi. Bizning oldimizda turgan eng oddiy chiral parcha - bu ikki kaftimiz. Ular taxminan bir-birining oyna tasvirlari va hech qanday tarzda taqqoslanmaydi. Molekulyar xirallik nematik tizimga burilish va spiral hosil qilish qobiliyatini kiritadi. Aytish kerakki, spiral burilishning aniq, yaxshi tushuntirilgan nazariyasi hali ham mavjud emas, ammo shunga qaramay, u kuzatilmoqda.
Muhim parametr bor, men u haqida to'xtalib o'tirmayman, - bu burilish kuchi va ma'lum bo'ldiki, burish kuchi - chiral bo'laklarning spiral struktura hosil qilish qobiliyati - chiral bo'laklarning geometriyasiga kuchli bog'liqdir.
Biz mezogen fragmentni (ko'k tayoq sifatida ko'rsatilgan) o'z ichiga olgan chiral-fotokromik sopolimerlarni oldik - bu nematik suyuq kristalli fazaning shakllanishi uchun javobgardir. Xiral-fotoxrom fragmentlari bo'lgan sopolimerlar olingan bo'lib, ular bir tomondan xiral molekula (guruh), ikkinchi tomondan, fotoizomerlanishga qodir bo'lgan fragment, ya'ni yorug'lik ta'sirida geometriyani o'zgartirish; va bunday molekulalarni nurlantirish orqali biz trans-sis-izomerizatsiyani induksiya qilamiz, biz xiral fotoxrom fragmentining tuzilishini o'zgartiramiz va natijada uning xolesterik spiralni induktsiya qilish samaradorligini induktsiya qilish qobiliyatini, ya'ni shu tarzda biz: masalan, yorug'lik ta'sirida xolesterik spiralni bo'shatish, biz buni teskari yoki qaytarib bo'lmaydigan tarzda qilishimiz mumkin. Tajriba nimaga o'xshaydi, biz nimani amalga oshirishimiz mumkin?
Bizda xolesterik polimerning xolesterik plyonka qismi bor. Biz uni niqob yordamida nurlantirishimiz va mahalliy izomerlanishni qo'zg'atishimiz mumkin; izomerizatsiya paytida chiral bo'laklarning tuzilishi o'zgaradi, ularning burish qobiliyati pasayadi va spiralning mahalliy yechilishi kuzatiladi va spiralning ochilishi kuzatilganligi sababli, biz rangning tanlab aks ettirilishining to'lqin uzunligini, ya'ni rangli plyonkalarni o'zgartirishimiz mumkin.
Laboratoriyamizda olingan namunalar niqob orqali nurlangan polimer namunalaridir. Bunday filmlarga biz turli xil tasvirlarni yozib olishimiz mumkin. Bu amaliy qiziqish uyg'otishi mumkin, ammo shuni ta'kidlashni istardimki, bizning ishimizning asosiy yo'nalishi bunday tizimlar tuzilishining molekulyar dizaynga, bunday polimerlarning sinteziga va bunday tizimlarning xususiyatlariga ta'sirini o'rganishdir. . Bundan tashqari, biz nafaqat yorug'likni, selektiv ko'zgu to'lqin uzunligini, balki elektrni boshqarishni ham o'rgandik. Misol uchun, biz qandaydir rangli tasvirni yozib olishimiz mumkin, keyin esa elektr maydonini qo'llash orqali uni qandaydir tarzda o'zgartirishimiz mumkin. Bunday materiallarning ko'p qirraliligi tufayli. Bunday o'tishlar - spiralni ochish-burilish - teskari bo'lishi mumkin.
Bu o'ziga xos kimyoviy tuzilishga bog'liq. Masalan, biz selektiv aks ettirishning to'lqin uzunligini (aslida rang berish) yozishni o'chirish davrlari soniga bog'liq bo'lishiga olib kelishimiz mumkin, ya'ni ultrabinafsha nurlar bilan nurlantirilganda, biz spiralni ochamiz va plyonka yashildan qizil rangga aylanadi. , va keyin biz uni 60 ° haroratda qizdirib, teskari burilishni keltirib chiqarishimiz mumkin. Shu tarzda siz ko'plab tsikllarni amalga oshirishingiz mumkin. Xulosa qilib aytganda, suyuq kristallar va suyuq kristall polimerlarning estetik tomoniga biroz qaytmoqchiman.
Men ko'k faza haqida bir oz ko'rsatdim va gapirdim - murakkab, juda qiziqarli tuzilma, ular hali ham o'rganilmoqda, nanozarralar u erda kiritilgan va ular u erda qanday o'zgarishlarni ko'rishadi va past molekulyar og'irlikdagi suyuq kristallarda bu faza ba'zi darajalarda mavjud. (2 ° -3 °, lekin ortiq emas), ular juda beqaror. Namunani biroz surish kifoya - va bu go'zal to'qimalar, bu erda ko'rsatilgan misol, vayron qilingan va polimerlarda 1994-1995 yillarda, uzoq vaqt davomida qizdirish, ma'lum haroratlarda plyonkalarni yoqish orqali men muvaffaq bo'ldim. xolesterik ko'k fazalarning bunday go'zal to'qimalarini ko'rish uchun va men hech qanday hiyla-nayranglarsiz (suyuq azotdan foydalanmasdan) faqat ushbu plyonkalarni sovutib, ushbu teksturalarni kuzatishga muvaffaq bo'ldim. Yaqinda men bu namunalarni topdim. 15 yil o'tdi - va bu to'qimalar mutlaqo o'zgarishsiz qoldi, ya'ni ko'k fazalarning ayyor tuzilishi, kehribardagi ba'zi qadimgi hasharotlar kabi, 10 yildan ortiq vaqt davomida barqaror bo'lib qoldi.
Bu, tabiiyki, tadqiqot nuqtai nazaridan qulaydir. Biz buni atom kuchi mikroskopiga solib, bunday filmlarning bo'limlarini o'rganishimiz mumkin - bu qulay va chiroyli. Men uchun hammasi shu. Men adabiyotga murojaat qilmoqchiman.
Sonin Anatoliy Stepanovichning birinchi kitobi, men uni 20 yildan ko'proq vaqt oldin, 1980 yilda "Kentavr va tabiat" nashriyotidan o'qib chiqdim, keyin hali maktab o'quvchisi bo'lganimda suyuq kristallarga qiziqib qoldim va shunday bo'ldiki, Anatoliy Stepanovich Sonin mening dissertatsiyamning sharhlovchisi edi. Ilmiy rahbarim Valeriy Petrovich Shibaevning "Hayot kimyosida suyuq kristallar" maqolasi zamonaviyroq nashrdir. Ingliz tilida juda ko'p adabiyot mavjud; agar sizda qiziqish va xohish bo'lsa, o'zingiz ko'p narsalarni topishingiz mumkin. Masalan, Dierkingning "Suyuq kristallarning teksturalari" kitobi. Men yaqinda biotibbiyotda suyuq kristallardan foydalanishga bag'ishlangan kitob topdim, ya'ni kimdir ushbu jihatga qiziqsa, men uni tavsiya qilaman. Muloqot uchun elektron pochta bor, men har doim sizning savollaringizga javob berishdan xursand bo'laman va agar bunday qiziqish bo'lsa, sizga maqolalar yuboraman. E'tiboringiz uchun rahmat.
Ma'ruza muhokamasi. 2-qism
Aleksey Bobrovskiy: O'ziga xos kimyoni ko'rsatish kerak edi. Bu mening kamchiligim. Yo'q, bu ko'p bosqichli organik sintez. Ba'zi oddiy moddalar olinadi, kolbalarda u kimyoviy oshxonaga o'xshaydi, bunday reaktsiyalar paytida molekulalar murakkabroq moddalarga birlashtiriladi, ular deyarli har bir bosqichda ajratiladi, ular qandaydir tarzda tahlil qilinadi, biz olishni istagan strukturaning kelishuvi o'rnatiladi. Bu bizga kerak bo'lgan modda ekanligiga ishonch hosil qilishimiz uchun asboblar bizga beradigan spektral ma'lumotlar bilan. Bu juda murakkab ketma-ket sintez. Albatta, suyuq kristalli polimerlarni olish uchun undan ham ko'proq mehnat talab qiladigan sintez talab etiladi. Turli xil oq kukunlar apelsin kukunlarini hosil qilganga o'xshaydi. Suyuq kristalli polimer kauchuk lentaga o'xshaydi yoki u qattiq sinterlangan moddadir, lekin agar siz uni qizdirib, yupqa plyonka hosil qilsangiz (bu qizdirilganda mumkin), bu g'alati modda mikroskopda chiroyli suratlar beradi.
Boris Dolgin: Mening savolim bor, ehtimol boshqa hududdan, aslida, ehtimol, avvalo Lev, keyin men, faktik qismdan chalg'itmaslik uchun.
Lev Moskovkin: Siz meni bugungi ma'ruzangiz bilan hayratda qoldirdingiz, men uchun bu yangi narsaning kashfiyoti. Savollar oddiy: mushak kuchi qanchalik kuchli? U nimada ishlaydi? Va jaholatdan, tekstura nima, u tuzilishdan qanday farq qiladi? Sizning ma'ruzangizdan so'ng, menimcha, hayotda tuzilgan barcha narsalar, suyuq kristallar tufayli, asosan yorug'lik va zaif impuls bilan tartibga solinadi. Sizga katta raxmat.
Aleksey Bobrovskiy: Albatta, hamma narsa suyuq kristallar tomonidan tartibga solingan deb aytish mumkin emas, bu, albatta, bunday emas. Moddaning o'z-o'zini tashkil qilishning turli shakllari mavjud va suyuq kristall holat bu o'z-o'zini tashkil qilish shakllaridan faqat bittasidir. Polimer mushaklar qanchalik kuchli? Mavjud temirga asoslangan qurilmalar bilan solishtirganda miqdoriy xususiyatlarini bilmayman, taxminan aytganda, ular unchalik kuchli emas, lekin shuni aytmoqchimanki, zamonaviy tana zirhlarida, masalan, Kivlar materiali - tola mavjud. suyuq kristalli struktura asosiy zanjir turi, asosiy zanjirda mezogen guruhlarga ega polimer. Ushbu tolani olish jarayonida makromolekulalar chizish yo'nalishi bo'ylab cho'ziladi va juda yuqori quvvat ta'minlanadi, bu rivojlanish bosqichida tana zirhlari, aktuatorlar yoki mushaklar uchun kuchli tolalar yasash imkonini beradi, ammo kuchlarga erishish mumkin. u erda juda zaif. Tekstura va tuzilish o'rtasidagi farq. Tekstura - bu gilamlar, narsalar dizayni, ba'zi vizual narsalar, badiiy dizayn bilan shug'ullanadigan odamlar tomonidan qo'llaniladigan tushuncha, ya'ni bu birinchi navbatda ko'rinishdir. Suyuq kristallarning tuzilishi, ya'ni xarakterli rasm suyuq kristallning tuzilishini aniqlashda ko'p yordam berishi baxtiyor, ammo bular aslida turli tushunchalardir.
Oleg Gromov, : Siz fotoxrom effektli va elektr va magnit sezgirlikka ega bo'lgan polimer suyuq kristalli tuzilmalar borligini aytdingiz. Savol shu. Mineralogiyada ham ma'lumki, Chuxrov 50-yillarda noorganik tarkibdagi suyuq kristalli shakllanishlarni tasvirlab bergan va noorganik polimerlar mavjudligi ma'lum, shuning uchun savol tug'iladi: noorganik suyuq kristalli polimerlar mavjudmi va agar shunday bo'lsa, ular uchun mumkinmi? ushbu funktsiyalarni bajarish uchun va bu holda ular qanday amalga oshiriladi?
Aleksey Bobrovskiy: Javob ha dan ko'ra yo'q bo'lishi mumkin. Organik kimyo, uglerodning turli xil birikmalar hosil qilish xususiyati past molekulyar suyuq kristallarning, polimer birikmalarining har xil turlarining ulkan dizaynini amalga oshirishga imkon berdi va umuman, shuning uchun biz ba'zilari haqida gapirishimiz mumkin. xilma-xillik turi. Bu suyuq kristall faza hosil qila oladigan yuz minglab past molekulyar og'irlikdagi polimer moddalardir. Noorganiklarga kelsak, polimerlar haqida bilmayman, faqat vanadiy oksidining ba'zi suspenziyalari xayolimga keladi, ular ham polimerlar kabi ko'rinadi va ularning tuzilishi odatda aniq o'rnatilmagan va bu erda. tadqiqot bosqichi. Bu ilm-fanning asosiy oqimidan bir oz tashqarida bo'lib chiqdi, bu erda hamma organik an'anaviy suyuq kristallarni loyihalash ustida ishlamoqda va aslida faza o'zgarishi bilan emas, balki liotropik suyuq kristall fazalarning shakllanishi bo'lishi mumkin. harorat, lekin birinchi navbatda hal qiluvchi mavjudligi bilan, ya'ni odatda bu nanokristallar majburiy ravishda cho'zilgan bo'lib, erituvchi tufayli orientatsiya tartibini hosil qilishi mumkin. Buni maxsus tayyorlangan vanadiy oksidi beradi. Boshqa misollarni bilmasligim mumkin. Men bunday misollar bir nechta ekanligini bilaman, lekin bu polimer deyish mutlaqo to'g'ri emas.
Oleg Gromov, Rossiya Fanlar akademiyasining Biokimyo va analitik kimyo instituti: 50-yillarda Chuxrov va boshqalar tomonidan kashf etilgan suyuq kristalli shakllanishlarni qanday ko'rib chiqishimiz kerak?
Aleksey Bobrovskiy: Bilmayman, afsuski, bu hudud mendan uzoqda. Men bilishimcha, suyuq kristall holat haqida alohida gapirishning iloji yo'qdek tuyuladi, chunki "suyuqlik" so'zi, rostini aytganda, shishasimon holatda bo'lgan polimerlarga taalluqli emas. Buni suyuq kristall faza deyish noto'g'ri, "muzlatilgan suyuq kristall faza" deyish to'g'ri. Ehtimol, o'xshashlik, buzilish tartib, uch o'lchovli tartib bo'lmaganda, lekin ikki o'lchovli tartib mavjud bo'lsa, ehtimol umumiy hodisadir va agar qarasangiz, ko'p joylarni topishingiz mumkin. Agar siz mening elektron pochtamga shunday ishlarga havolalar yuborsangiz, men juda minnatdorman.
Boris Dolgin: Biz turli ixtisoslikdagi olimlar aloqada bo'lishlari mumkin bo'lgan boshqa platformaga aylanganimiz juda yaxshi.
Aleksey Bobrovskiy: Juda zo'r
Tomoshabinlardan ovoz: Yana bir havaskor savol. Siz fotoxrom suyuq kristalli polimerlarning atrof-muhitdagi o'zgarishlarga nisbatan past javob tezligiga ega ekanligini aytdingiz. Ularning taxminiy tezligi qanday?
Aleksey Bobrovskiy: Biz bir necha daqiqa ichida javob berish haqida gapiramiz. Juda nozik plyonkalarning kuchli yorug'lik ta'sirida odamlar ikkinchi javobga erishadilar, ammo hozirgacha bularning barchasi sekin. Bunday muammo bor. Boshqa narsa bilan bog'liq bo'lgan effektlar bor (men bu haqda gapirmadim): bizda polimer plyonka bor va unda fotoxrom bo'laklari mavjud va biz etarli intensivlikdagi qutblangan nurga ta'sir qilishimiz mumkin va bu yorug'lik sabab bo'lishi mumkin. aylanish diffuziyasi, ya'ni bu molekulalarning qutblanish tekisligiga perpendikulyar aylanishi - shunday ta'sir bor, u dastlab uzoq vaqt oldin kashf etilgan, hozir u ham o'rganilmoqda, men ham buni qilyapman. Etarlicha yuqori yorug'lik intensivligi bilan effektlar millisekundlarda kuzatilishi mumkin, lekin odatda bu plyonka geometriyasining o'zgarishi bilan bog'liq emas, bu ichki, birinchi navbatda, optik xususiyatlar o'zgaradi.
Aleksey Bobrovskiy: Axborotni yozib olish uchun material yaratishga urinish bor edi va bunday ishlanmalar bor edi, lekin men bilishimcha, bunday materiallar mavjud magnit yozuvlar va boshqa noorganik materiallar bilan raqobatlasha olmaydi, shuning uchun bu yo'nalishga qiziqish qandaydir tarzda so'ndi, ammo bu qayta tiklanmaydi, degani emas.
Boris Dolgin: Biror narsa tufayli, aytaylik, yangi talablarning paydo bo'lishi.
Aleksey Bobrovskiy: Masalaning utilitar tomoni meni unchalik qiziqtirmaydi.
Boris Dolgin: Mening savolim qisman u bilan bog'liq, lekin undan qanday foydalanish mumkinligi haqida emas, u biroz tashkiliy jihatdan foydali. Bo‘limingizda ishlayotgan sohada va hokazolarda, aytganimizdek, qo‘shma loyihalaringiz, ayrim biznes tuzilmalarining buyurtmalari va hokazo. Umuman olganda, bu sohada o'zaro ta'sir qanday tuzilgan: haqiqiy tadqiqotchi olim, nisbatan aytganda, ixtirochi/muhandis yoki ixtirochi, keyin esa muhandis, ehtimol boshqa sub'ektlar, keyin nisbatan aytganda, u bilan nima qilishni tushunadigan tadbirkor, ehtimol, lekin bu dargumon, ular hozir aytganidek, innovatsion loyihani amalga oshirishi uchun tadbirkorga pul berishga tayyor bo'lgan investor? Sizning muhitingizda bu zanjir qanday tuzilgan, siz u bilan qandaydir aloqada bo'lgansiz?
Aleksey Bobrovskiy: Hozircha bunday zanjir yo'q va bor-yo'qligi noma'lum. Asosan, moliyalashtirishning ideal shakli an'anaviy fundamental fan bilan bir xil. Agar biz Rossiya fundamental tadqiqotlar jamg'armasini va bularning barchasini asos qilib oladigan bo'lsak, bu ko'p marta muhokama qilingan, chunki shaxsan men bunday qo'llaniladigan narsa, buyurtma qilishni xohlamayman.
Boris Dolgin: Shuning uchun men turli mavzular haqida gapiryapman va hech qanday holatda olim muhandis, tadbirkor va hokazo bo'lishi kerak, deb aytmayman. Men turli mavzular haqida gapiryapman, o'zaro ta'sirni qanday sozlash mumkinligi, o'zaro ta'sir allaqachon qanday ishlashi mumkinligi haqida.
Aleksey Bobrovskiy: Bizda tashqaridan turli xil takliflar bor, lekin ular asosan Tayvan, Koreya va Osiyo kompaniyalari bo'lib, turli xil displey ilovalari uchun suyuq kristalli polimerlardan foydalanish bilan bog'liq har xil turdagi ishlar uchun. Flibs, Merck va boshqalar bilan qo'shma loyihamiz bor edi, ammo bu qo'shma loyiha doirasida - biz ba'zi tadqiqot ishlarining bir qismini bajarmoqdamiz va polimer namunalari ko'rinishidagi bunday intellektual mahsulot yoki mahsulot davomi yoki davomi bor. qilmaydi, lekin ko'pincha fikr almashish, qandaydir ilmiy ishlanmalar bilan yakunlanadi, ammo bu hali hech qanday qo'llanilishiga erishmagan. Jiddiy - aytish mumkin emas.
Boris Dolgin: Sizga qandaydir tadqiqot, qandaydir variantni, qandaydir g'oyani ishlab chiqish buyrug'i beriladi.
Aleksey Bobrovskiy: Umuman olganda, ha, bu sodir bo'ladi, lekin men bu ish shaklini yoqtirmayman (mening shaxsiy hissiyotim). Miyamga nima kirmasin, men buni qo'limdan kelganicha qilaman, lekin kimdir: "Falon xususiyatga ega falon film yarating" degani uchun emas. Menga qiziqarli emas.
Boris Dolgin: Bunga qiziqqan odamni tasavvur qiling. Qanday qilib u, sizning altruistik, qat'iy ilmiy qiziqishingizdan olgan umumiy ilmiy g'oyalaringizni takomillashtirishdan manfaatdor bo'lgan u, qanday qilib u siz bilan ikkalangiz uchun ham qiziqarli bo'ladigan tarzda muloqot qilishi mumkin edi? Ushbu tashkiliy sxema nima?
Aleksey Bobrovskiy: Menga javob berish qiyin.
Boris Dolgin: Umumiy seminarlar? Bu nima bo'lishi mumkin? Bunday urinishlar yo'q - ba'zi muhandislar?..
Aleksey Bobrovskiy: Qo'shma loyiha doirasida hamma narsani amalga oshirish mumkin. Qandaydir o'zaro ta'sir qilish mumkin, lekin men savolni to'liq tushunmadim, muammo nimada?
Boris Dolgin: Hozircha muammo turli turdagi tuzilmalar o'rtasidagi o'zaro ta'sirning yo'qligi. Bu sizga olim sifatida bosim o'tkazadi yoki siz qilishni xohlamasligingiz mumkin bo'lgan narsalarni qilishga majbur qiladi. Bu muammo.
Aleksey Bobrovskiy: Bu juda katta mablag' etishmasligi muammosi
Boris Dolgin: Tasavvur qiling-a, qo'shimcha mablag'lar bo'ladi, ammo bu texnik rivojlanishga bo'lgan ehtiyojni bartaraf etmaydi. Qanday qilib sizni qoniqtiradigan tarzda sizdan texnologiyaga o'tishingiz mumkin?
Aleksey Bobrovskiy: Haqiqat shundaki, zamonaviy fan juda ochiq va men nima qilsam, nashr etaman - va qanchalik tezroq bo'lsa, shuncha yaxshi.
Boris Dolgin: Demak, didga ega bo'lganlar undan foydalanishi mumkin degan umidda natijalarni baham ko'rishga tayyormisiz?
Aleksey Bobrovskiy: Agar kimdir mening maqolamni o'qib, qandaydir fikrga ega bo'lsa, men faqat minnatdor bo'laman. Agar ushbu nashrdan aniq ishlanmalar chiqsa, Xudo uchun patentlar, pullar bo'ladi. Bu shaklda men xursand bo'lardim, lekin, afsuski, aslida hamma narsa parallel ravishda mavjud bo'lib chiqdi, bunday chiqish yo'li yo'q. Ilm-fan tarixi shuni ko'rsatadiki, ko'pincha biron bir fundamental kashfiyotdan keyin - katta yoki kichikdir.
Boris Dolgin: Yoki ba'zi so'rovlar paydo bo'lgandan keyin.
Aleksey Bobrovskiy: Yoki shunday.
Lev Moskovkin: Menda biroz provokatsion savol bor. Boris ko'targan mavzu juda muhim. Bu erda qandaydir modaning ta'siri bormi (bu sotsiologiya bo'yicha ma'ruzalardan birida eshitilgan)? Suyuq kristallar bilan ishlash hozir moda emas, dedingiz. Bu ular bilan shug'ullanmagani uchun, ular kerak emas degani emas, balki bu qiziqish qaytib keladi va eng muhimi...
Boris Dolgin: Ya'ni, Lev bizni ma'lum bir ilmiy jamiyatdagi kabi ilm-fandagi moda mexanizmlari haqidagi savolga qaytaradi.
Lev Moskovkin: Darhaqiqat, Chaykovskiy ham bu haqda gapirgan, u erda moda barcha fanlarda juda kuchli. Ikkinchi savol: Men fanda qanday qilib umumlashtirishni biladigan hokimiyat organlari tanlanganini yaxshi bilaman. Siz o'zingizning materiallaringizni xohlagancha nashr qilishingiz mumkin, men ularni hech qachon uchratmayman, men uchun bu men bilmagan butun qatlam. Xuddi shu hayotni tushunish, yana nima qilishimiz mumkinligini tushunish uchun buning qiymatini tushunadigan tarzda umumlashtiring. Rahmat.
Boris Dolgin: Men ikkinchi savolni tushunmadim, lekin hozircha birinchi savolga - fandagi moda haqida gapiraylik. Hozir nima uchun bu moda emas, qanday mexanizm, bunda xavf bormi?
Aleksey Bobrovskiy: Men hech qanday xavf ko'rmayapman. Ma'lumki, moliyalashtirish bilan bog'liq masalalar muhim, ammo shunga qaramay, menimcha, hozir ko'p jihatdan fan o'ziga xos shaxsiy manfaatlari, u yoki bu masalaga qiziqishi bo'lgan aniq odamlarga tayanadi. Sharoitlar ba'zi cheklovlarni talab qilishi aniq, ammo aniq odamlarning faoliyati ma'lum bir sohaning rivojlanishiga olib keladi, chunki hamma narsa rivojlanadi. Ilm-fanning jamoaga aylanganligi haqida ko'p aytilganiga qaramay. Darhaqiqat, hozirda ba'zan juda muvaffaqiyatli bo'lgan yirik loyihalar mavjud, ammo shunga qaramay, fan tarixida shaxsning o'rni hozir ham juda katta. Shaxsiy qiziqishlar va qiziqishlar muhim rol o'ynaydi. Ko'rinib turibdiki, suyuq kristallar misolida bo'lgani kabi, elektronikadagi bunday rivojlanish suyuq kristall tadqiqotlarining rivojlanishiga katta turtki bo'lib xizmat qildi, ular suyuq kristallardan foydalanish va undan ko'p pul topish mumkinligini tushunishganida, tabiiyki, juda ko'p. soʻm mablagʻ tadqiqotga yoʻnaltirildi. Ma'lumki, bunday aloqa ...
Boris Dolgin: Biznes va fandan fikr-mulohazalar.
Aleksey Bobrovskiy: ...bu zamonaviy ilm-fanning xususiyatlaridan biri bo‘lib, pul topib, mahsulot ishlab chiqaradigan odamlardan buyurtma kelib tushsa - keyin tadqiqot moliyalashtiriladi va shunga mos ravishda diqqatni qiziqtirgan narsaga o‘tish sodir bo‘ladi. nima foydali. Buning o'zining ijobiy va salbiy tomonlari bor, lekin bu shunday. Haqiqatan ham, hozir suyuq kristallarga bo'lgan qiziqish asta-sekin qurib qoldi, chunki qazib olish mumkin bo'lgan hamma narsa allaqachon ishlab chiqarilmoqda va hamma narsani yaxshilash kerak. Bilmayman, men bu haqda hech qachon jiddiy o'ylamaganman, shunga qaramay, turli xil displey ilovalari mavjud, optoelektronikada suyuq kristallarni qo'llash (odamlar bu ustida ishlamoqda), sensorlar sifatida ish olib borilmoqda. biologik sensor molekulalari sifatida suyuq kristallardan foydalanish imkoniyati to'g'risida. Shunday qilib, umuman olganda, qiziqish shunchaki qurib qolmaydi, deb o'ylayman, bundan tashqari, katta tadqiqotlar to'lqini nano uchun pul berila boshlaganligi bilan bog'liq. Aslida, nanozarrachalarni suyuq kristalllarga kiritish juda mashhur moda bo'lishiga qaramay, juda ko'p ishlar mavjud, ammo ular orasida ushbu mavzuga oid yaxshi qiziqarli ishlar mavjud, ya'ni nanoob'ektlar ular bilan nima sodir bo'ladi. qanday effektlar paydo bo'ladigan suyuq kristalli muhitga kiriting. O'ylaymanki, rivojlanish har xil murakkab qurilmalarning barcha turlarini olish nuqtai nazaridan mumkin, bu juda qiziqarli optik xususiyatlarga ega bo'lgan metamateriallarning paydo bo'lishi bilan bog'liq - bu suyuq kristallar bilan birgalikda turli yo'llar bilan yaratilgan g'ayrioddiy tuzilmalar, ularning paydo bo'lishi. yangi optik effektlar va yangi ilovalar mumkin. Men hozirda "Liquid Crystals" jurnalidagi maqolalarni ko'rib chiqyapman va ularning darajasi pasayib bormoqda va yaxshi maqolalar soni kamayib bormoqda, ammo bu hamma narsa yomon degani emas va suyuq kristallar fani o'lmaydi, chunki bu juda qiziqarli ob'ekt. Foizning pasayishi men uchun falokatga o'xshamaydi.
Boris Dolgin: Bu erda biz asta-sekin Leo tomonidan bizga berilgan ikkinchi savolga o'tamiz. Agar mavjud nazariya asosida suyuq kristallar uchun ortiqcha narsani va'da qiladigan biron bir yangi nazariya tug'ilsa, qiziqish darhol ortadi.
Aleksey Bobrovskiy: Bu sodir bo'lishi mumkin.
Boris Dolgin: Savolni tushunganimdek, biz nima haqida gapirayapmiz: tushunchada nimanidir asta-sekin o'zgartiradigan fan ichidagi matnlar bor, tubdan o'zgarib turadigan innovatsion matnlar mavjud, lekin ayni paytda mutaxassislar va jamiyat o'rtasidagi o'ziga xos interfeys, Ehtimol, xuddi shu olimlardan iborat bo'lishi mumkin, ammo boshqa sohalarda, bu qismlarni qandaydir umumiy rasmga lehimlash kabi bizga tushuntiradigan ba'zi umumlashtiruvchi ishlar mavjud. Men tushunganimdek, Lev bu haqda bizga gapirib, u qanday tanlanganligini va bu umumlashtiruvchi asarlarni kim yozayotganini so'radi?
Aleksey Bobrovskiy: Shunday tushuncha bor – ilmiy jurnalistika, bizning mamlakatimizda unchalik rivojlanmagan, lekin u butun dunyoda mavjud va u yerda qanchalik rivojlanganligini, shunga qaramay, bu yerda ham borligini tasavvur qilaman. Hozirgi ommaviy ma’ruza ham shundan dalolat beradi
Boris Dolgin: Kimdir ish doirasini ataylab yopyapti, deyish mumkin emas.
Aleksey Bobrovskiy: Yo'q, hech kim hech narsani yashirmayapti, aksincha, barcha oddiy olimlar o'zlarining qilgan ishlarini dunyoga ko'rsatish uchun qo'llaridan kelgancha harakat qilmoqdalar: imkon qadar tezroq va imkoni boricha imkon qadar qulayroqdir. Kimdir yaxshi voqeani, kimdir yomon voqeani aytishi mumkinligi aniq, ammo buning uchun fan jurnalistlari, olimlardan jamiyatga ma'lumot uzatuvchi bo'lib xizmat qila oladilar.
Boris Dolgin: Sovet davrida ham ilmiy-ommabop adabiyotlar mavjud edi, shuningdek, o'ziga xos janr - ilmiy fantastika, qisman 60-yillarning boshlarida "Noma'lumga yo'llar" to'plamlari, "Evrika" turkumidagi kitoblar, birinchilardan biri edi. Urush kashshoflari asosan fizika haqida yozgan Daniil Danin edi. Yana bir savol shundaki, hali ham qandaydir umumlashtiruvchi asarlar yozadigan, kimgadir nimanidir ommalashtiradigan olimlar bor, lekin kim yozishni, kimni o'qishni yoki o'qimaslikni tanlashi dargumon. Yuqorida tilga olingan Chaykovskiy nimadir yozadi, kimgadir yoqadi.
Aleksey Bobrovskiy: Muammo, menimcha, bu. Gap shundaki, mamlakatimizda oddiy olimlar halokatli darajada kam, ilm-fanning o'zi esa har qachongidan ham yomonroq. Agar suyuq kristallar va suyuq kristall polimerlar haqida gapiradigan bo'lsak, bu allaqachon o'layotgan izolyatsiya qilingan laboratoriyalar. 90-yillarda qandaydir qulash va dahshatli tush bo'lganligi aniq, ammo, umuman olganda, Rossiyada suyuq kristallar haqida hech qanday fan yo'q deb aytishimiz mumkin. Aytmoqchimanki, ilmiy jamoatchilik, men chet elda ishlaydigan odamlar bilan tez-tez muloqot qilaman, maqolalarni o'qiyman va shunga o'xshash narsalarni o'qiyman, lekin bizdan deyarli hech qanday maqola kelmaydi. Muammo shundaki, bizda fan yo'q, bu fanda umumlashtiruvchi asarlar yo'qligi emas. G‘arbda sodir bo‘layotgan voqealarni umumlashtirishingiz mumkin – bu ham ajoyib, lekin hech qanday asos, muhim aloqa yo‘q, olimlar yo‘q.
Lev Moskovkin: Men aniqlab beraman, garchi printsipial jihatdan hamma narsa to'g'ri. Gap shundaki, biz doimo oxirgi ma'ruza mavzusi atrofida aylanamiz. Ilm-fan sohasida olimlar o‘rtasidagi raqobat shunchalik kuchliki, buni o‘z ko‘zim bilan ko‘rganimdan mutlaqo xursandman va har bir olim o‘z yutuqlarini dunyoga ko‘rsatishga intilishiga qo‘shilaman. Bu faqat Timofeev-Resovskiy kabi taniqli hokimiyatga ega bo'lgan kishi uchun mavjud. Bu sovet davrida qilingan - qanday qilib ma'lum - va bu erda bir ta'sir bor, ko'p narsani tushuntirishi mumkin - yashil daftarning ta'siri, kim biladi qaerda chop etilgan va bu oddiy konferentsiya nima ekanligini hech kim eslay olmaydi. deb nomlangan, chunki hozirda Oliy attestatsiya komissiyasi tomonidan akkreditatsiya qilingan hech bir jurnal, akademik jurnal, printsipial jihatdan bunday yangilikni qabul qilmaydi, lekin u yangi fanni tug'dirdi, u genetika faniga, hayotni tushunishga aylandi. va bu, umuman olganda, hozir allaqachon ma'lum. Bu Sovet davrida yuqoridan qo'llab-quvvatlangan edi - Timofeev-Resovskiy KPSS Markaziy Qo'mitasining plenumida hamkasblarining raqobatidan qo'llab-quvvatlandi, aks holda uni yeyishgan bo'lardi.
Boris Dolgin: Davlat ilm-fanning muhim qismini tugatgan vaziyat: davlatning boshqa asoslari yordamisiz undan qutulib bo'lmaydi.
Lev Moskovkin: Genetikada ma'lumotlarning ko'chkisi bor, uni umumlashtiradigan hech kim yo'q, chunki hech kim hech kimga ishonmaydi va hech kim boshqalarning hokimiyatini tan olmaydi.
Boris Dolgin: Nega?! Bizda genetiklar so'zlashdi, ularni boshqa genetiklar tinglashdi va ular zavq bilan muhokama qilishdi.
Aleksey Bobrovskiy: Men genetikada nima sodir bo'lishini bilmayman, lekin men qiladigan fanda vaziyat mutlaqo teskari. Yangi qiziqarli natijaga erishgan odamlar darhol uni imkon qadar tezroq nashr etishga harakat qilishadi.
Boris Dolgin: Hech bo'lmaganda raqobat manfaatlaridan tashqari - joyni ajratib ko'rsatish.
Aleksey Bobrovskiy: Ha. Ko'rinib turibdiki, ular usullarning ba'zi tafsilotlarini va hokazolarni yozmasliklari mumkin, lekin odatda, agar siz elektron pochta xabarini yozsangiz va u erda buni qanday qilganingizni so'rasangiz, bu juda qiziq, barchasi butunlay ochiladi - va.. .
Boris Dolgin: Kuzatishlaringizga ko'ra, ilm-fan ochiqroq bo'lib bormoqda.
Aleksey Bobrovskiy: Hech bo'lmaganda men ochiq fanlar davrida yashayapman va bu yaxshi.
Boris Dolgin: Rahmat. Molekulyar biologlar biz bilan gaplashganda, ular odatda bizni juda ochiq ma'lumotlar bazalariga va hokazolarga havola qilishdi va ular bilan bog'lanishimizni tavsiya qilishdi.
Aleksey Bobrovskiy: Fizikada xuddi shunday narsa bor, odamlar maqolaning xom (bahsli) versiyasini ko'rib chiqishdan oldin ham joylashtirishlari mumkin bo'lgan arxiv mavjud, ammo bu erda nashr tezligi uchun kurash bor, ular tezroq bo'ladi. ustuvorlik. Men hech qanday yopilishni ko'rmayapman. Buning yopiq armiya va boshqalarga aloqasi yo'qligi aniq, men ilm-fan haqida gapiryapman.
Boris Dolgin: Rahmat. Yana savollar?
Tomoshabinlardan ovoz: Menda taklif, g'oya kabi ko'p savol yo'q. Menimcha, kristallanish rasmlarining ushbu mavzusi maktablarda bolalar va yoshlarga fanni o'rgatish uchun katta imkoniyatlarga ega. Balki 45 daqiqaga mo‘ljallangan bitta elektron dars yaratib, uni umumta’lim maktablariga tarqatish mantiqiydir? Hozir ko'pchilik foydalanmaydigan elektron doskalar bor, maktablarga ularni o'rnatish buyurilgan. O'ylaymanki, bu rasmlarni bolalarga 45 daqiqa davomida ko'rsatish va oxirida, bularning barchasi qanday amalga oshirilganligini tushuntirib berish yaxshi bo'lar edi. Menimcha, bunday mavzuni taklif qilish va uni qandaydir tarzda moliyalash qiziq bo'ladi.
Aleksey Bobrovskiy: Agar biror narsa yuz bersa, yordam berishga tayyorman. Ta'minlang, kerakli narsani yozing.
Boris Dolgin: Ajoyib. Umumlashtirishlar shunday shakllanadi, shunday tartiblanadi. Yaxshi. Katta rahmat. Boshqa ijodiy savollar bormi? Balki ular kimnidir sog'inishgandir, biz ularni ko'rmayapmiz, nazarimda, ular asosan buni muhokama qilishgan.
Boris Dolgin: Olimlar bor, ilm yo'q.
Boris Dolgin: Demak, bu zarur yoki zarur va yetarli shartmi?
Aleksey Bobrovskiy: Ha, zararni qaytarib bo'lmaydi, vaqt yo'qotildi, bu butunlay ravshan va, albatta, shunday yangradi: "Qanday qilib Rossiyada fan yo'q?! Qanaqasiga? Bunday bo‘lishi mumkin emas, ilm bor, olimlar bor, maqolalar bor”. Birinchidan, men har kuni ilmiy jurnallarni o'qiyman. Rossiyada ishlab chiqarilgan rus mualliflarining suyuq kristallar yoki polimerlar haqidagi maqolalarini uchratish juda kam uchraydi. Buning sababi shundaki, yo hech narsa bo'lmaydi, yoki hamma narsa shunchalik past darajada sodir bo'ladiki, odamlar buni oddiy ilmiy jurnalda nashr eta olmaydilar, tabiiyki, ularni hech kim bilmaydi. Bu mutlaqo dahshatli holat.
Aleksey Bobrovskiy: Tobora.
Boris Dolgin: Ya'ni, muammo mualliflarda emas, muammo ilm-fanda.
Aleksey Bobrovskiy: Ha, ya'ni, Rossiyada, albatta, mukammal, yaxshi ishlaydigan yoki hech bo'lmaganda qandaydir tarzda "Fan" nomi ostida ishlaydigan tuzilma yo'q. Yaxshiyamki, oddiy darajada ishlaydigan va xalqaro fanning umumiy ilmiy jarayoniga jalb qilingan laboratoriyalarning ochiqligi mavjud - bu Internet orqali aloqa imkoniyatlarini rivojlantirish, boshqa yo'llar bilan chegaralarning ochiqligi sizga imkon beradi. global ilmiy jarayondan ajralib qolganini his qilmaslik, lekin mamlakat ichida sodir bo'layotgan voqealar, tabiiyki, pul etarli emas va agar siz moliyalashtirishni ko'paytirsangiz, hech narsani o'zgartirishi dargumon, chunki moliyalashtirishni ko'paytirish bilan bir qatorda, bu zarur. bu pul berilgan odamlarni tekshirish imkoniyatiga ega bo'lish. Siz pul bera olasiz, kimdir uni o'g'irlaydi, kim biladi nimaga sarflaydi, lekin vaziyat hech qanday tarzda o'zgarmaydi.
Boris Dolgin: To'g'risini aytganda, bizda tovuq va tuxum muammosi bor. Bir tomondan, biz ilm-fanni moliyalashtirmasdan, boshqa tomondan, mablag' bilan yaratmaymiz, lekin ekspertiza bozorini ta'minlaydigan va normal obro'-e'tiborni ta'minlaydigan ilmiy hamjamiyatsiz biz bu pulni bera olmaymiz. bu fanga yordam beradi.
Aleksey Bobrovskiy: Boshqacha aytganda, qaysi davlatda joylashganligidan qat’i nazar, kuchli olimlardan xalqaro ekspertiza va baholarni jalb qilish zarur. Tabiiyki, nomzodlik va doktorlik dissertatsiyalari himoyasi bilan bog'liq attestatsiya ishlarini ingliz tiliga o'tkazish zarur; Eng kamida tezislar ingliz tilida bo'lishi kerak. Bu mutlaqo ravshan va bu yo'nalishda qandaydir harakat bo'ladi, balki u qandaydir yaxshi tomonga o'zgaradi va shuning uchun - agar hammaga pul bersangiz... tabiiyki, ko'proq pul oladigan kuchli olimlar - ular, albatta, samaraliroq ishlaydi, lekin pulning ko'p qismi qayerdaligini hech kim bilmaydigan qilib yo'qoladi. Bu mening fikrim.
Boris Dolgin: Iltimos, ayting-chi, siz yosh olimsiz, lekin siz allaqachon fan doktorisiz va yoshlar sizga boshqacha ma'noda keladi, talabalar, yosh olimlar. Siz uchun kelayotganlar bormi?
Aleksey Bobrovskiy: Men universitetda ishlayman va xohlayman, ba'zida buni xohlayman, ba'zida buni xohlamayman, kurs ishlarini, diplom va aspirantura ishlarini nazorat qilaman.
Boris Dolgin: Ular orasida bo'lajak olimlar bormi?
Aleksey Bobrovskiy: Endi bor. Men rahbarlik qilgan, masalan, postdokslar yoki ilmiy guruhlarning rahbarlari bo'lgan juda muvaffaqiyatli ishlaydigan odamlar bor, tabiiyki, biz faqat chet elda gaplashamiz. Men rahbarlik qilgan va Rossiyada qolganlar ilm-fan sohasida ishlamaydi, chunki ular oilasini boqishlari va normal yashashlari kerak.
Boris Dolgin: Rahmat, ya'ni moliya.
Aleksey Bobrovskiy: Tabiiyki, moliyalashtirish va maoshlar tanqidga dosh berolmaydi.
Boris Dolgin: Bu hali ham shaxsiy ...
Aleksey Bobrovskiy: Bunda hech qanday sir yo'q. Universitetda nomzodlik minimumi bo'lgan katta ilmiy xodimning ish haqi oyiga o'n besh ming rublni tashkil qiladi. Qolgan hamma narsa olimning faoliyatiga bog'liq: agar u xalqaro grantlar va loyihalarga ega bo'lsa, u ko'proq oladi, lekin u oyiga o'n besh ming rublga ishonishi mumkin.
Boris Dolgin: Doktorlik haqida nima deyish mumkin?
Aleksey Bobrovskiy: Ular menga hali bittasini berishmadi, hozircha qancha berishlarini aniq bilmayman, qo'shimchasiga to'rt ming qo'shadi.
Boris Dolgin: Ko'rsatilgan grantlar juda muhim narsa. Bugun biz qiziqarli tadqiqotchi yuborgan xabarni e'lon qildik, ammo moliya haqida savol berilganda, u, xususan, ushbu sohaning ahamiyati haqida gapirdi va yana bizning nashrlarimiz haqida gapirmasa ham, vazir Fursenko ilmiy rahbarlar grant berishi kerakligini aytdi. aspirantlarini moliyalashtirish va shu tariqa ularni moliyaviy rag'batlantirish.
Aleksey Bobrovskiy: Yo'q, odatda yaxshi ilmiy guruhda shunday bo'ladi, agar men ishlayotgan laboratoriya mudiri Valeriy Petrovich Shibaev kabi ilmiy dunyoda munosib nom qozongan odam grant olish imkoniyatiga ega bo'lsa. va loyihalar. Ko'pincha men o'n besh ming "yalang'och" ish haqi bilan yakunlanmayman, har doim ham ba'zi loyihalar bor, lekin hamma ham buni qila olmaydi, bu umumiy qoida emas, shuning uchun hamma ketadi.
Boris Dolgin: Ya'ni, rahbar etarlicha yuqori xalqaro obro'ga ega bo'lishi va ayni paytda oqimda bo'lishi kerak.
Aleksey Bobrovskiy: Ha, ko'pincha. Menimcha, ko'p jihatdan omadim bor edi. Kuchli ilmiy guruhga qo'shilish elementi ijobiy ishladi.
Boris Dolgin: Bu erda biz eski ilm-fanning fikr-mulohazalarini, ushbu eng kuchli ilmiy guruh paydo bo'lganligini ko'ramiz, buning natijasida siz o'z traektoriyangizni amalga oshirishga muvaffaq bo'ldingiz. Ha, bu juda qiziq, rahmat. Oxirgi so'zim bor.
Tomoshabinlardan ovoz: Men oxirgi so'zni aytgandek ko'rsatmayman. Shuni ta'kidlashni istardimki, siz aytayotgan narsa mutlaqo tushunarli va buni sport sifatida qabul qilmang. Shuni ta'kidlashni istardimki, Aleksey Savvateevning ma'ruzasida Amerikada umuman fan yo'qligi aytilgan. Uning nuqtai nazari xuddi sizniki kabi ishonchli tarzda isbotlangan. Boshqa tomondan, Rossiyada ilm-fan, ayniqsa, ilm-fan umuman to'lamagan, lekin faol ravishda o'g'irlangan va bunday narsalar sodir bo'lganida tez rivojlandi.
Boris Dolgin: Biz 19-asr oxiri - 20-asr boshlari haqida gapirayapmizmi?
Boris Dolgin: Germaniyada?
Boris Dolgin: Va uning ilmiy izlanishlari faollashganda...
Tomoshabinlardan ovoz: Rossiyada, u emas, balki umuman Rossiyada ular to'lamaganida ilm-fan eng samarali rivojlandi. Bunday hodisa mavjud. Men buni oqlay olaman, bu nuqtai nazar emas, Boris, bu haqiqat. Men sizga juda mas'uliyat bilan aytmoqchiman - bu endi haqiqat emas, balki xulosa - sizning xalqaro tajriba va ingliz tili sizga yordam beradi degan umidlaringiz behuda, chunki Dumada ishlayotganimda men huquqlar uchun qattiq raqobatni ko'rmoqdaman. va Dumada Amerikaga nisbatan bir tomonlama mualliflik huquqi qonunlarini lobbi qilish. Ularning barchasi intellektual mulkning katta foiziga tegishli, ular bizning qurollarimiz u erda ko'chirilmasligini ta'minlashdan umuman manfaatdor emas, ular buni o'zlari qilishadi.
Boris Dolgin: Tushundim, muammo...
Aleksey Bobrovskiy: Qurol va fan parallel narsalardir.
Tomoshabinlardan ovoz: Oxirgi misol: Gap shundaki, Jenya Ananyev bilan biz biologiya fakultetida birga o'qiganimizda, Drozofila genomida harakatlanuvchi elementlarni kashf qilganimizda, tan olinishi faqat "Xromosomalar" jurnalida nashr etilganidan keyin paydo bo'ldi, ammo Khisinning obro'si bu yo'lni buzdi. nashr, chunki sharh shunday edi: "sizning qorong'u Rossiyangizda ular DNKni qanday ko'paytirishni bilishmaydi". Rahmat.
Boris Dolgin: Maqolalarni ko'rib chiqishning qat'iy, aniq tizimi mavjud bo'lmaganda, umumiy fikrlardan foydalanilganda, muayyan mamlakatda ilmiy tadqiqotlar darajasi haqidagi g'oyalar muammo hisoblanadi.
Aleksey Bobrovskiy: Ingliz tiliga kelsak, hamma narsa juda oddiy - bu xalqaro ilmiy til. Ilm-fan bilan shug'ullanadigan har qanday olim, masalan, Germaniyada, nemis deyarli barcha maqolalarini ingliz tilida nashr etadi. Darvoqe, Germaniyada Daniya va Gollandiya u yoqda tursin, xorijliklar ko‘p bo‘lgani uchun ham ko‘plab dissertatsiyalar ingliz tilida himoya qilinadi. Fan xalqaro. Tarixiy jihatdan fan tili ingliz tilidir.
Boris Dolgin: Yaqinda fan tili nemis tili bo'lgan.
Aleksey Bobrovskiy: Nisbatan yaqinda, lekin shunga qaramay, hozir shunday, shuning uchun ingliz tiliga o'tish hech bo'lmaganda referatlar va sertifikatlashtirish darajasida aniq edi, shunda oddiy G'arb olimlari bu tezislarni o'qishlari, fikr bildirishlari, baholashlari mumkin edi. bizning botqog'imizdan chiq, aks holda hammasi noma'lum narsaga butunlay botib ketadi va qolgan narsa butunlay profanatsiya bo'ladi. Bu allaqachon ko'p jihatdan sodir bo'lmoqda, lekin biz qandaydir tarzda bu botqoqdan chiqishga harakat qilishimiz kerak.
Boris Dolgin: Hid paydo bo'lishining oldini olish uchun oynalarni oching.
Aleksey Bobrovskiy: Hech bo'lmaganda ventilyatsiya qilishni boshlang.
Boris Dolgin: Yaxshi. Rahmat. Bu optimistik retsept. Darhaqiqat, sizning traektoriyangiz barcha pessimizmlarga qaramay, optimizmni ilhomlantiradi.
Aleksey Bobrovskiy: Biz ma'ruzaning asosiy g'oyasi suyuq kristallar qanchalik go'zal va qiziqarli ekanligini sizga ko'rsatish ekanligidan yana bir bor chetga chiqdik. Umid qilamanki, men aytgan hamma narsa qiziqish uyg'otadi. Endi siz suyuq kristallar haqida juda ko'p ma'lumotlarni topishingiz mumkin, bu birinchi narsa. Ikkinchidan, har qanday sharoitdan qat'iy nazar, olimlar doimo mavjud bo'ladi, ilmiy taraqqiyotni hech narsa to'xtata olmaydi, bu ham nekbinlikni ilhomlantiradi va tarix shuni ko'rsatadiki, ilm-fanni olg'a siljitadigan odamlar doimo bor, ular uchun fan hamma narsadan ustundir.
“Polit.ru” ommaviy ma’ruzalari” va “Polit.ua” ommaviy ma’ruzalari” sikllarida quyidagi ma’ruzachilar ijro etildi:
- Leonard Polishchuk. Pleystotsen oxirida yirik hayvonlar nima uchun yo'q bo'lib ketdi? Makroekologiya nuqtai nazaridan javob
- Miroslav Marinovich. Gulagning ruhiy tarbiyasi
- Kirill Eskov. Evolyutsiya va avtokataliz
- Mixail Sokolov. Ilmiy samaradorlik qanday boshqariladi. Buyuk Britaniya, Germaniya, Rossiya, AQSh va Frantsiyadan tajriba
- Oleg Ustenko. Tugallanmagan inqiroz hikoyasi
- Grigoriy Sapov. Kapitalistik manifest. L. fon Mizesning "Inson faoliyati" kitobining hayoti va taqdiri.
- Aleksandr Irvanets. Shunday ekansiz, yozuvchi amaki!
- Vladimir Katanaev. Saratonga qarshi dori vositalarini ishlab chiqishga zamonaviy yondashuvlar
- Vaxtang Kipiani. Ukrainada davriy samizdat. 1965-1991 yillar
- Vitaliy Naishul. Madaniyatni cherkov tomonidan qabul qilinishi
- Nikolay Kaverin. Insoniyat tarixidagi gripp pandemiyasi
- Aleksandr Filonenko. Universitetdagi ilohiyot: qaytishmi?
- Aleksey Kondrashev. Inson evolyutsion biologiyasi va salomatligi
- Sergey Gradirovskiy. Zamonaviy demografik muammolar
- Aleksandr Kislov. O'tmishdagi, hozirgi va kelajakdagi iqlim
- Aleksandr Auzan, Aleksandr Pasxaver. Iqtisodiyot: ijtimoiy cheklovlar yoki ijtimoiy zaxiralar
- Konstantin Popadin. Sevgi va zararli mutatsiyalar yoki nega tovus uzun dumga muhtoj?
- Andrey Ostalskiy. Zamonaviy dunyoda so'z erkinligiga bo'lgan muammolar va tahdidlar
- Leonid Ponomarev. Insonga qancha energiya kerak?
- Georges Nivat. Zulmatni tarjima qilish: madaniyatlar o'rtasidagi aloqa usullari
- Vladimir Gelman. Zamonaviy Rossiyada submilliy avtoritarizm
- Vyacheslav Lixachev. Ukrainada qo'rquv va nafrat
- Evgeniy Gontmaxer. Rossiyani modernizatsiya qilish: INSOR pozitsiyasi
- Donald Budro. Xususiy manfaatlar xizmatida monopoliyaga qarshi siyosat
- Sergey Enikolopov. Zo'ravonlik psixologiyasi
- Vladimir Kulik. Ukrainaning til siyosati: hokimiyatning harakatlari, fuqarolarning fikrlari
- Mixail Blinkin. Hayot uchun qulay shaharda transport
- Aleksey Lidov, Gleb Ivakin. Qadimgi Kievning muqaddas maydoni
- Aleksey Savvateev. Iqtisodiyot qayerga ketmoqda (va bizni yetaklaydi)?
- Andrey Portnov. Tarixchi. Fuqaro. Davlat. Millat qurish tajribasi
- Pavel Plechov. Vulkanlar va vulkanologiya
- Natalya Vysotskaya. Madaniy plyuralizm kontekstida zamonaviy AQSh adabiyoti
- Aleksandr Auzan bilan suhbat. Rus tilida modernizatsiya nima?
- Andrey Portnov. Ukrainada tarix bilan mashg'ulotlar: natijalar va istiqbollar
- Aleksey Lidov. Muqaddas makonda ikonka va ikonik
- Efim Rachevskiy. Maktab ijtimoiy lift sifatida
- Aleksandra Gnatyuk. Polsha-Ukraina arxitektorlari urushlararo davrni o'zaro tushunishlari (1918-1939)
- Vladimir Zaxarov. Tabiatda va laboratoriyada ekstremal to'lqinlar
- Sergey Neklyudov. Adabiyot an'ana sifatida
- Yakov Gilinskiy. Taqiqning boshqa tomonida: kriminologning fikri
- Daniil Aleksandrov. Tranzit postsovet jamiyatlarida o'rta qatlamlar
- Tatyana Nefedova, Aleksandr Nikulin. Qishloq Rossiya: fazoviy siqilish va ijtimoiy qutblanish
- Aleksandr Zinchenko. Xarkovdan tugmalar. Ukraina Katyn haqida biz eslamagan hamma narsa
- Aleksandr Markov. Yaxshilik va yomonlikning evolyutsion ildizlari: bakteriyalar, chumolilar, odamlar
- Mixail Favorov. Vaksinalar, emlash va ularning aholi salomatligidagi ahamiyati
- Vasiliy Zagnitko. Yerning vulqon va tektonik faolligi: sabablari, oqibatlari, istiqbollari
- Konstantin Sonin. Moliyaviy inqiroz iqtisodiyoti. Ikki yildan keyin
- Konstantin Sigov. Haqiqatni kim izlaydi? "Yevropa falsafa lug'ati"?
- Mikola Ryabchuk. Ukrainadagi postkommunistik o'zgarishlar
- Mixail Gelfand. Bioinformatika: probirka va kompyuter o'rtasidagi molekulyar biologiya
- Konstantin Severinov. Bakteriyalarda irsiyat: Lamarkdan Darvingacha va orqaga
- Mixail Chernish, Elena Danilova. Shanxay va Sankt-Peterburgdagi odamlar: buyuk o'zgarishlar davri
- Mariya Yudkevich. Qayerda tug'ilgan bo'lsangiz, bu sizga yordam beradi: universitetning kadrlar siyosati
- Nikolay Andreev. Matematik tadqiqotlar - an'ananing yangi shakli
- Dmitriy Bak. "Zamonaviy" rus adabiyoti: kanonning o'zgarishi
- Sergey Popov. Astrofizikadagi farazlar: nega qorong'u materiya NUJdan yaxshiroq?
- Vadim Skuratovskiy. O'tgan asrning 60-70-yillaridagi Kiev adabiy muhiti
- Vladimir Dvorkin. Rossiya va Amerikaning strategik qurollari: qisqartirish muammolari
- Aleksey Lidov. Vizantiya afsonasi va Evropa o'ziga xosligi
- Natalya Yakovenko. Ukraina tarixi bo'yicha yangi darslik tushunchasi
- Andrey Lankov. Sharqiy Osiyoda modernizatsiya, 1945-2010 yillar.
- Sergey Sluch. Nima uchun Stalinga Gitler bilan hujum qilmaslik shartnomasi kerak edi?
- Guzel Ulumbekova. Rossiya sog'liqni saqlash islohotlaridan saboqlar
- Andrey Ryabov. Oraliq natijalar va postsovet o'zgarishlarining ayrim xususiyatlari
- Vladimir Chetvernin. Libertarizmning zamonaviy huquqiy nazariyasi
- Nikolay Dronin. Global iqlim o'zgarishi va Kioto protokoli: o'n yillik natijalari
- Yuriy Pivovarov. Rossiya siyosiy madaniyatining tarixiy ildizlari
- Yuriy Pivovarov. Rossiya siyosiy madaniyatining evolyutsiyasi
- Pavel Pechenkin. Hujjatli film gumanitar texnologiya sifatida
- Vadim Radaev. Savdoda inqilob: hayot va iste'molga ta'siri
- Alek Epshteyn. Nega birovning dardi og'rimaydi? Isroil va Rossiyada xotira va unutish
- Tatyana Chernigovskaya. Biz qanday fikrdamiz? Ko'p tillilik va miya kibernetikasi
- Sergey Aleksashenko. Inqiroz yili: nima bo'ldi? nima qilinadi? nima kutish kerak?
- Vladimir Pastuxov. O'zaro itarish kuchi: Rossiya va Ukraina - bir xil o'zgarishlarning ikkita versiyasi
- Aleksandr Yuryev. Rossiyada inson kapitali psixologiyasi
- Andrey Zorin. Gumanitar ta'lim uchta milliy ta'lim tizimida
- Vladimir Plungyan. Nima uchun zamonaviy tilshunoslik korpus lingvistikasi bo'lishi kerak
- Nikita Petrov. Stalin rejimining jinoiy tabiati: huquqiy asoslar
- Andrey Zubov. Plyuralistik davlatchilikka qaytish uchun Sharqiy Yevropa va postsovet yo‘llari
- Viktor Vaxshtain. Sotsiologiyaning yakuni: fan sotsiologiyasining istiqbollari
- Evgeniy Onishchenko. Fanni raqobatbardosh qo'llab-quvvatlash: bu Rossiyada qanday sodir bo'ladi
- Nikolay Petrov. Rossiya siyosiy mexanikasi va inqirozi
- Aleksandr Auzan. Ijtimoiy shartnoma: 2009 yildagi ko'rinish
- Sergey Guriev. Inqiroz jahon iqtisodiyoti va iqtisodiy fanni qanday o'zgartiradi
- Aleksandr Aseev. Akademik shaharlar zamonaviy Rossiyada fan, ta'lim va innovatsiya markazlari sifatida
Ma'ruza 4/1
Mavzu. Polimerlarning fizik holatlari. Kristalli, amorf va suyuq kristalli polimerlar.
Farqlash agregat va bosqichi polimerlarning holati.
Polimerlar mavjud agregatsiyaning ikkita holatida: qiyin Va suyuqlik Makromolekulalarning katta o'lchamlari tufayli molekulalararo o'zaro ta'sirning juda yuqori kuchlari tufayli polimerlar uchun uchinchi agregatsiya holati - gazsimon holat mavjud emas.
IN qiyin Agregatsiya holatida polimerlar molekulalarning yuqori qadoqlash zichligi, jismlarda ma'lum shakl va hajmning mavjudligi va ularni saqlab qolish qobiliyati bilan ajralib turadi. Agar molekulalararo o'zaro ta'sir energiyasi molekulalarning issiqlik harakati energiyasidan oshsa, qattiq holat amalga oshiriladi.
IN suyuqlik agregatsiya holatida makromolekulalarning yuqori qadoqlanish zichligi saqlanadi. U ma'lum hajm, ma'lum bir shakl bilan tavsiflanadi. Biroq, bu holatda polimer bu shaklni saqlab qolish uchun ozgina qarshilikka ega. Shunung uchun
polimer idish shaklini oladi.
Ular ikkita agregat holatida mavjud termoplastik erishi mumkin bo'lgan polimerlar. Bularga ko'plab chiziqli va tarvaqaylab ketgan polimerlar - polietilen, polipropilen, poliamidlar, politetrafloroetilen va boshqalar kiradi.
Mesh polimerlar, shuningdek, qizdirilganda tarmoq tuzilishiga ega bo'lgan chiziqli va tarmoqlangan polimerlar faqat mavjud. qattiq holat.
Makromolekulalar joylashuvining tartiblilik darajasiga qarab, polimerlarni uch xilda topish mumkin. faza holatlari: kristalli, suyuq kristall Va amorf.
Kristalli holat xarakterlanadi zarrachalarni joylashtirishda uzoq masofali tartib , ya'ni zarrachalarning o'zidan yuzlab va minglab marta kattaroq tartibda.
Suyuq kristall kristall va amorf o'rtasidagi oraliq holat.
Amorf faza holati xarakterlanadi yaqin tartib holatda zarralar , ya'ni zarracha o'lchamlari bilan taqqoslanadigan masofalarda kuzatilgan tartib.
Polimerlarning kristall holati
Polimerlarning kristall holati makromolekulalar birliklari uch o'lchovli uzoq masofali tartibli tuzilmalarni tashkil etishi bilan tavsiflanadi. Ushbu tuzilmalarning kattaligi bir necha mikrondan oshmaydi; ular odatda chaqiriladi kristallitlar . Past molekulyar moddalardan farqli o'laroq, polimerlar hech qachon to'liq kristallanmaydi, ularda kristallitlar bilan bir qatorda amorf hududlar (tartibsiz tuzilishga ega) saqlanadi. Shuning uchun kristall holatdagi polimerlar deyiladi amorf-kristalli yoki qisman kristalli. Namunadagi kristall hududlarning hajmli tarkibi deyiladi kristallik darajasi . U turli xil tuzilishga sezgir usullar bilan miqdoriy hisoblanadi. Ulardan eng keng tarqalganlari: zichlikni o'lchash, rentgen nurlari diffraktsiya usuli, IQ spektroskopiyasi, NMR. Ko'pgina polimerlar uchun kristallanish darajasi makromolekulalar tuzilishiga va kristallanish sharoitlariga qarab 20 dan 80% gacha.
Kristallitlarning morfologiyasi va ularning birikish turi aniqlanadi kristallanish usuli . Shunday qilib, suyultirilgan eritmalardan sekin kristallanish paytida past molekulyar erituvchilarda (kontsentratsiyasi ~ 0,01%), kristallitlar bitta, muntazam qirrali plitalar ( lamellar ), ular makromolekulaning "o'ziga" buklanishidan hosil bo'ladi (1-rasm).
1-rasm. Buklangan makromolekulyar qatlamli kristall tuzilishi sxemasi
svarka-ma'lumot/com
Lamellalarning qalinligi odatda 10-15 nm bo'lib, burmaning uzunligi bilan belgilanadi va ularning uzunligi va kengligi keng chegaralarda o'zgarishi mumkin. Bunda makromolekulaning o'qi plastinka tekisligiga perpendikulyar bo'lib chiqadi va plastinka yuzasida ilmoqlar hosil bo'ladi (2-rasm). Katlanuvchi makromolekulalar halqalari to'plangan hududlar mavjudligi tufayli to'liq kristallik tartib mavjud emas. Ayrim polimer monokristallari uchun ham kristallik darajasi har doim 100% dan kam (masalan, polietilen uchun 80-90%). Polimer monokristallarining morfologiyasi ularning kristall panjaralarining simmetriyasini aks ettiradi va qalinligi kristallanish haroratiga kuchli bog'liq va bir necha marta o'zgarishi mumkin.
Guruch. 2. Polietilen kristallitlardagi makromolekulalarning burmalari svarka-ma'lumot/com
Lamelli kristallarning degeneratsiyalangan shakli fibrillar kristallari (fibrillalar), ular katta uzunlik va qalinlik nisbati bilan tavsiflanadi (3-rasm). Ular yuzlardan birining imtiyozli o'sishiga yordam beradigan sharoitlarda rivojlanadi, masalan, hal qiluvchi bug'lanishning yuqori tezligi. Fibrillalarning qalinligi odatda 10 -20 nm, uzunligi esa ko'p mikronlarga etadi.
Guruch. 3. b - mikrofibril; c - fibril. Elektron diffraktsiya naqshini skanerlash. www. ntmdt. ru
Kristal plitalar eritmadan kristallanishning eng oddiy shaklidir. Kristallanish tezligining oshishi yoki eritma kontsentratsiyasining oshishi yanada murakkab tuzilmalarning paydo bo'lishiga olib keladi: "egizaklar" ning spiral shakllanishi (kristallografik tekislik bo'ylab bog'langan ikkita plastinka), shuningdek turli xil dendritik shakllar, shu jumladan ko'p sonli plitalar, spiral teraslar, "egizaklar" va boshqalar. Konsentratsiyaning yanada oshishi bilan, sferulitlar . Sferulitlar polimerlarni eritmalardan kristallash jarayonida ham hosil bo'ladi. Bu polimerlarda kristall shakllanishning eng keng tarqalgan va keng tarqalgan shaklidir.
IN sferulitlar lamellar umumiy markazlardan radial ravishda ajralib chiqadi (4-rasm). Elektron mikroskopiya tadqiqotlari shuni ko'rsatadiki, sferulitlarning fibrillasi bir-birining ustiga qo'yilgan va sferulit radiusi bo'ylab o'ralgan ko'plab lamellardan iborat. Diametri bir necha mikrondan bir necha sm gacha bo'lgan sferulitlar kuzatiladi.Blok namunalarida uch o'lchamli sferulitlar, yupqa plyonkalarda esa ikki o'lchovli, tekis bo'lganlar paydo bo'ladi. Blok namunalarning kristallitlarida makromolekulaning bir qismi burmalangan konformatsiyaga ega, ikkinchi qismi esa kristallitdan kristalitga o'tib, ularni bir-biri bilan bog'laydi, deb taxmin qilinadi. Ushbu "o'tuvchi" zanjirlar va katlama hududlari sferulitlarning amorf qismini tashkil qiladi.
Guruch. 4. Polietilen sebakatning halqali sferulitlari
Xuddi shu polimer, kristallanish sharoitiga qarab, hosil bo'lishi mumkin sferulitlar har xil turlari ( radial, halqasimon ) (5-rasm). O'ta sovutishning past darajalarida odatda halqa tipidagi sferulitlar, yuqori darajada radial sferulitlar hosil bo'ladi. Misol uchun, polipropilen sferulitlar polimerning kristallanadigan kristalli modifikatsiyasiga qarab turli xil optik xususiyatlarga va hatto turli erish nuqtalariga ega. O'z navbatida, monoklinik hujayrali polipropilen sferulitlar ijobiy yoki salbiy bo'lishi mumkin. Sferulitning ikki sinishi noldan katta bo'lsa, musbat deyiladi. Agar u noldan kichik bo'lsa, u holda sferulit salbiy hisoblanadi.
5-rasm. Sferulitlarning turlari: a - radial, b - halqa.
Eritmaning erish nuqtasiga yaqin haroratda (1˚C dan yuqori bo'lmagan o'ta sovutish) kristallanishi juda sekin sodir bo'ladi va tekislangan zanjirlardan qurilgan eng mukammal kristall tuzilmalarning shakllanishiga olib keladi. To'g'rilangan zanjirlar bilan kristallanish mexanizmi amalda kamdan-kam hollarda amalga oshiriladi. Buning uchun eritmani sovutish bilan bir vaqtda katta stresslarni qo'llash kerak.
Aksariyat polimerlar sferulitlar shaklida kristallanadi. Biroq, ba'zi hollarda, blokli polimerda faqat qatlamli kristallar guruhlari topiladi. Shuningdek, monokristallar va sferulitlar orasidagi oraliq struktura hosilalari topilgan. Ko'pincha bu tuzilmalar qirrali va katta hajmga ega - o'nlab mikrongacha. Ma'lum miqdordagi oraliq tuzilmalar mavjudligi yoki turli morfologik shakllar doimiy ravishda bir-biriga aylanadimi yoki yo'qligi hali aniqlanmagan.
Polimerlarning amorf holati
Amorf polimerlar kristall tuzilishga ega emas.Polimerlarning bu holati quyidagilar bilan tavsiflanadi:
· makromolekulalar joylashuvida uch o‘lchamli uzoq masofali tartibning yo‘qligi;
· makromolekulalar birliklari yoki segmentlarining joylashishidagi qisqa masofali tartib, ular bir-biridan uzoqlashganda tezda yo'qoladi.
Polimer molekulalari polimerlarning juda katta yopishqoqligi va molekulalarning katta o'lchamlari tufayli umri juda uzoq bo'lgan "to'dalarni" hosil qiladi. Shuning uchun, ba'zi hollarda bunday to'dalar deyarli o'zgarishsiz qoladi. IN amorf ham yaxshi holatda polimer eritmalari Va polimer jele .
Amorf polimerlar bir fazali bo'lib, paketlarda yig'ilgan zanjir molekulalaridan qurilgan. Paketlar strukturaviy elementlar bo'lib, qo'shni elementlarga nisbatan harakatlanishga qodir. Ba'zi amorf polimerlarni qurish mumkin sharsimon Globulalar sharsimon zarrachalarga aylantirilgan bir yoki bir nechta makromolekulalardan iborat (6-rasm). Makromolekulyarlarni to'pga yig'ish imkoniyati ularning yuqori egiluvchanligi va molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlaridan molekula ichidagi o'zaro ta'sir kuchlarining ustunligi bilan belgilanadi.
6-rasm. Temir kompleksining to'rtta molekulasini o'z ichiga olgan gemoglobinning globulyar shakli
www. krugosvet. ru
Amorf polimerlar, haroratga qarab, issiqlik harakatining tabiati bo'yicha farq qiluvchi uchta holatda bo'lishi mumkin: shishasimon, yuqori elastik Va yopishqoq. Polimerning joylashgan bosqichi uning strukturasining o'zgarishi va chiziqli polimerlarning makromolekulalari orasidagi yopishish kuchlari bilan belgilanadi.
Da past haroratlar amorf polimerlar mavjud shishasimon holat. Molekulyar segmentlar harakatchanlikka ega emas va polimer amorf holatda oddiy qattiq jism kabi harakat qiladi. Bu holatda material mo'rt . Yuqori elastik holatdan harorat pasaygan shishasimon holatga o'tish deyiladi shisha o'tish , va bunday o'tishning harorati shisha o'tish harorati .
Yuqori elastik polimerning osongina cho'zilishi va qisqarishi qobiliyati bilan tavsiflangan holat yuzaga keladi ancha yuqori haroratlarda , issiqlik harakati energiyasi molekula segmentlarini harakatga keltirish uchun etarli bo'lganda, lekin molekulani bir butun sifatida harakatga keltirish uchun hali etarli emas. Yuqori elastik holatda polimerlar nisbatan kichik mexanik stresslar ostida juda ko'p katta elastik deformatsiya . Misol uchun, kauchuklar deyarli 10 marta cho'zilishi mumkin.
IN yopishqoq Bu holatda nafaqat segmentlar, balki butun makromolekulalar ham harakatlana oladi. Polimerlar oqim qobiliyatiga ega bo'ladi, lekin oddiy suyuqliklardan farqli o'laroq, ularning oqimi doimo yuqori elastik deformatsiyaning rivojlanishi bilan birga keladi. Ushbu holatdagi material, kichik kuchlar ta'sirida, ko'rgazma qaytarilmas plastik deformatsiya , uni texnologik qayta ishlash uchun ishlatilishi mumkin.
Makromolekulyarlarning chiziqli tuzilishi bilan amorf holatdagi polimerlar elastik-qovushqoq jismlar, kuchli fazoviy struktura hosil bo'lganda esa ular yopishqoq elastik jismlardir.
Amorf jismlardagi zarrachalarning harakatchanligiga ta'sir qiluvchi har qanday tashqi ta'sir (harorat, bosimning o'zgarishi) fizik xususiyatlarga (materialning dielektrik xususiyatlari, gaz o'tkazuvchanligiga) ta'sir qiladi.
Polimerlarning suyuq kristall holati
Suyuq kristallar g'ayrioddiy moddalardir. Ular nomida aks ettirilgan suyuqlik va qattiq jismlarga xos xususiyatlarni birlashtiradi. Suyuqliklardan ular suyuqlikni, ya'ni ular quyilgan idishning shaklini olish qobiliyatini oldilar. Qattiq kristall jismlardan - anizotropiya xususiyatlari . Ikkinchisi suyuq kristallarning tuzilishi bilan izohlanadi - ulardagi molekulalar xaotik emas, balki tartibli tarzda joylashtirilgan. Biroq, qattiq kristallardagi kabi qattiq emas
Barcha birikmalar suyuq kristall holatga o'tmaydi, faqat molekulalarida muhim ahamiyatga ega bo'lganlargina o'tadi anizometriya (tayoqlar yoki disklar shakli). Molekulalarning qadoqlanishiga qarab ular ajralib turadi uch turdagi tuzilmalar suyuq kristallar - smektik , nematik Va xolesterik .
Smektikalar, ehtimol oddiy kristallarga eng yaqin. Ulardagi molekulalar qatlamlarga o'ralgan bo'lib, ularning massa markazlari mahkamlangan (7-rasm). IN nematiklar Aksincha, molekulalarning massa markazlari xaotik tarzda joylashgan, lekin ularning molekulalarining o'qlari, odatda, novda shaklida, bir-biriga parallel (8-rasm). Bunday holda, ular orientatsiya tartibi bilan tavsiflanadi.
Uchinchi turdagi suyuq kristallarning eng murakkab tuzilishi xolesterik. Xolesteriklarning shakllanishi uchun chiral molekulalar, ya'ni ularning oyna tasviriga mos kelmaydigan molekulalar talab qilinadi.
Guruch. 7. Smektik fazadagi suyuq kristallning sxematik tasviri
http://dic. akademik. ru/
https://pandia.ru/text/80/219/images/image009_79.jpg" alt="1-rasm. Rasmda xolesterik fazada rejissyorning 180° ga aylanishi ko'rsatilgan. Tegishli masofa yarim sikl, p / 2." width="178" height="146">!}
9-rasm. Xolesterik suyuq kristallning sxematik tasviri
dic. akademik. ru
Bunday polimer zanjiriga boshqa funktsional guruhlar kiritilishi mumkin, masalan: fotoxrom yorug'lik bilan boshqariladigan guruhlar, yoki elektroaktiv elektr maydoni ta'sirida yo'naltirilgan guruhlar.
Suyuq kristallarning o'zi faqat tor harorat oralig'ida yopishqoq suyuqlikdir. Shuning uchun ular faqat ushbu harorat oralig'ida o'zlarining maxsus xususiyatlariga ega. Suyuq kristall polimerlar suyuq kristallardan farqli ravishda sovutilganda suyuq kristall fazaning tuzilishini ham, xossalarini ham saqlab qoladi. Ya'ni, qattiq jismda sezgir suyuq kristall strukturani, masalan, o'ziga xos optik xususiyatlarini yo'qotmasdan tuzatish mumkin.
Xolesteriklar haroratga osongina ta'sir qiladi. Ba'zilar juda kichik harorat o'zgarishi bilan rangni juda tez o'zgartiradilar - siz ulardan noyob yaratish uchun foydalanishingiz mumkin termal tasvirchilar , yoki harorat ko'rsatkichlari. Masalan, bunday materialning sirtini lazer bilan nurlantirish orqali uning nurlanishining intensivlik taqsimotini o'rganish mumkin. Xolesterik polimerlardan tayyorlangan qoplamalar samolyotni shamol tunnelida sinab ko'rish uchun ishlatilishi mumkin, chunki harorat taqsimoti qaysi joylarda turbulentlik ko'proq ekanligini va samolyot atrofida laminar havo oqimi borligini aniq ko'rsatadi.
Polimer xolesteriklarini qo'llashning eng qiziqarli misollaridan biri bu preparatdir yorug'lik bilan boshqariladigan filmlar . Agar polimer zanjiriga fotoxrom guruhiga ega monomer kiritilsa, uning shakli ma'lum bir to'lqin uzunlikdagi yorug'lik ta'sirida o'zgaradi, u holda xolesterik tuzilishidagi spiralning qadamini o'zgartirish mumkin. Boshqacha qilib aytganda, materialni yorug'lik bilan nurlantirish orqali siz uning rangini o'zgartirishingiz mumkin. Olingan materialning bu xususiyati rang ma'lumotlarini yozib olish va saqlash uchun ishlatilishi mumkin golografiya Va ko'rsatish texnologiyasi .
Biroq, spiral pog'onani nafaqat yorug'lik va harorat o'zgarishi ta'sirida (teplikatorlarda bo'lgani kabi), balki elektr va magnit maydonlarning ta'sirida ham o'zgartirish mumkin. Buning uchun elektroaktiv yoki joriy qilish kerak magnit faol guruhlar. Elektr yoki magnit maydonning ta'siri suyuq kristall molekulalarining yo'nalishi va buzilishiga, so'ngra xolesterik spiralning to'liq ochilishiga olib keladi.
Past molekulyar suyuq kristallardan ancha yoshroq bo'lgan suyuq kristalli polimerlarni o'rganish ularning fizik-kimyoviy xatti-harakatlarining ko'plab noma'lum tomonlarini ochib beradi.
Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan vazirligi
Qozon (Volga viloyati) Federal universiteti
nomidagi Kimyo instituti. A. M. Butlerova
Anorganik kimyo kafedrasi
Mavzusida insho:
« Suyuq kristall polimerlar"
Ish tugallandi
714-guruh talabasi
Xikmatova G.Z.
Men ishni tekshirdim
Ignatieva K.A
Qozon-2012.
Kirish……………………………………………………………………………………..3
1. Suyuq kristallar……………………………………………………….
1.1.Kashfiyot tarixi……………………………………………………………………4
1.2. Kristal fazaning turlari………………………………………………….7
1.3 .Men Suyuq kristallarni o'rganish uchun ................ .... .... 11
2. Suyuq kristall polimerlar………………………………………….13
2.1.LC polimerlarini molekulyar konstruksiyalash tamoyillari............14
2.2. Suyuq kristall polimerlarning asosiy turlari……………….18
2.3. LC polimerlarining tuzilishi va xossalarining xususiyatlari..………………….….20
2.4.Qoʻllash sohalari……………………………………………………………..
2.4.1 Elektr maydonini boshqarish - yupqa plyonkali optik materiallarni olish yo'li…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………21 2.4.1.
2.4.2.Xolesterik LC polimerlari - spektrzonal filtrlar va doiraviy polarizatorlar……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….23
2.4.3.LC polimerlari axborotni yozib olish uchun boshqariladigan optik faol vosita sifatida……………………………………………………………………..24
2.4.4.O'ta kuchli tolalar va o'z-o'zidan mustahkamlangan plastmassalar…………………………………………………………………………………….25
Foydalanilgan adabiyotlar………………………………………………….…28
Ilova.
Kirish.
80-yillar polimer fanida yangi soha - suyuq kristall polimerlar kimyosi va fizikasining paydo bo'lishi va jadal rivojlanishi bilan ajralib turdi. Sintetik kimyogarlar, nazariy fiziklar, klassik fizik kimyogarlar, polimer olimlari va texnologlarini birlashtirgan bu soha jadal rivojlanayotgan yangi yo‘nalishga aylandi, bu esa kuchli kimyoviy tolalar yaratishda juda tez amaliy muvaffaqiyatlar keltirdi va bugungi kunda e’tiborni tortmoqda. optiklar va mikroelektronika mutaxassislari. Ammo asosiy narsa bu ham emas, balki polimerlar va polimer tizimlaridagi suyuq kristall holat, ma'lum bo'lishicha, nafaqat juda keng tarqalgan - ko'p yuzlab polimer suyuq kristallari tasvirlangan - balki barqarorlikni ham ifodalaydi. polimer jismlarining muvozanat faza holati.
Bunda hatto paradoks ham bor. 1988 yilda avstriyalik botanik F. Reynitser birinchi suyuq kristalli modda, xolesteril benzoatni ta'riflaganidan beri yuz yilligi nishonlandi. O'tgan asrning 30-yillarida past molekulyar organik suyuq kristallar fizikasi ishlab chiqilgan bo'lib, 60-yillarda dunyoda ushbu kristallarga asoslangan millionlab qurilmalar allaqachon ishlagan. Biroq, 60-70-yillarda ko'pchilik polimer olimlari, masalan, xolesterik tipdagi termotropik suyuq kristalli polimerlarning mavjudligini tasavvur qila olmadilar va umuman olganda, bunday tizimlar atipik makromolekulyar ob'ektlarning ekzotik vakillari bo'lib tuyuldi. Va aslida, so'nggi yillarda ma'lumotlarning o'ziga xos "portlashi" sodir bo'ldi va bugungi kunda har oy o'nlab sintezlangan liotrop va termotropik suyuq kristalli polimerlar hech kimni hayratda qoldirmaydi.
Bu ishimda suyuq kristall holat qachon va qanday kashf etilganligi, suyuq kristallarning boshqa jismlarga nisbatan o‘ziga xosligi, suyuq kristalli polimerlar va ular nima uchun qiziqarli va ajoyib ekanligi haqida gapirmoqchi bo‘ldim.
Suyuq kristallar.
Ko'pgina moddalar faqat uchta agregat holatida bo'lishi mumkin: qattiq, suyuq va gazsimon. Moddaning haroratini o'zgartirib, uni bir holatdan ikkinchi holatga ketma-ket o'tkazish mumkin. Odatda, kristallar va amorf jismlarni o'z ichiga olgan qattiq jismlarning tuzilishi ko'rib chiqildi. Kristallarning o'ziga xos xususiyati ularda uzoq masofali tartib va xususiyatlarning anizotropiyasining mavjudligi (simmetriya markazi bo'lgan kristallardan tashqari). Amorf qattiq jismlarda faqat qisqa masofali tartib mavjud va natijada ular izotropdir. Qisqa masofali tartib suyuqlikda ham mavjud, lekin suyuqlik juda past yopishqoqlikka ega, ya'ni suyuqlikka ega.
Materiyaning sanab o'tilgan uchta holatidan tashqari, to'rtinchisi ham mavjud suyuq kristall. U qattiq va suyuq moddalar o'rtasida oraliq bo'lib, u ham deyiladi mezomorfik holat. Bu holatda murakkab tayoqcha yoki disk shaklidagi molekulalarga ega bo'lgan juda ko'p miqdordagi organik moddalar bo'lishi mumkin. Bunday holda, ular chaqiriladi suyuq kristallar yoki mezofaza.
Bu holatda modda kristalning ko'pgina xususiyatlariga ega, xususan, u mexanik, elektr, magnit va optik xususiyatlarning anizotropiyasi bilan tavsiflanadi va ayni paytda ular suyuqlik xususiyatlariga ega. Suyuqliklar kabi ular suyuq va ular joylashtirilgan idishning shaklini oladi.
Umumiy xususiyatlariga ko'ra, LClarni ikkita katta guruhga bo'lish mumkin. Harorat o'zgarganda hosil bo'ladigan suyuq kristallar deyiladi termotropik. Konsentratsiyasi o'zgarganda eritmalarda paydo bo'ladigan suyuq kristallar deyiladi liotropik.
1.1. Suyuq kristallar 1888 yilda kashf etilgan. Avstriyalik botanika professori F.Reynitser o'zi sintez qilgan yangi modda, xolesterin va benzoy kislotasining efiri bo'lgan xolesterilbenzoatni o'rganish chog'ida.
U 145° ga qizdirilganda kristall faza (oq kukun) gʻalati loyqa suyuqlikka aylanishini, 179° gacha qizdirilganda esa oddiy shaffof suyuqlikka oʻtish kuzatilishini aniqladi. U bu moddani tozalashga harakat qildi, chunki u sof xolesteril benzoatga ega ekanligiga amin emas edi, ammo shunga qaramay, bu ikki fazali o'tish takrorlandi. U ushbu moddaning namunasini do'sti fizik Otto fon Lemanga yubordi. Leman oddiy kristallarni, shu jumladan teginish uchun yumshoq va oddiy qattiq kristallardan farq qiladigan plastik kristallarni o'rgandi. O'rganishning asosiy usuli polarizatsiya optik mikroskopiyasi edi - yorug'lik polarizatordan o'tib, moddadan, so'ngra analizator orqali - nozik bir modda qatlamidan o'tadigan mikroskop. Polarizator va analizator orasiga ma'lum bir moddaning kristallari qo'yilganda siz to'qimalarni - turli kristall moddalar uchun xarakterli tasvirlarni ko'rishingiz va shu bilan kristallarning optik xususiyatlarini o'rganishingiz mumkin. Ma'lum bo'lishicha, Otto fon Leman unga oraliq holat, aldanishning sababi nima ekanligini tushunishga yordam bergan. Otto fon Leman kristall moddalar, kristallarning barcha xossalari faqat molekulalarning shakliga bog'liq, ya'ni ularning bu kristalda qanday joylashganligi muhim emas, molekulalarning shakli muhim ekanligiga jiddiy ishonch hosil qilgan. Suyuq kristallar bo'lsa, u to'g'ri edi - molekulalarning shakli suyuq kristalli fazani (asosan molekulalarning shakli) hosil qilish qobiliyatini belgilaydi. 1888 yilda Reynitser shunday kristallar borki, ularning yumshoqligi ularni suyuq deb atash mumkin, deb yozgan edi, keyin Lemann oqayotgan kristallar haqida maqola yozdi, aslida u atamani yaratdi. suyuq kristallar. Suyuq kristallar juda ko'p va biologik jarayonlarda muhim rol o'ynashi aniqlandi. Ular, masalan, miya, mushak to'qimalari, nervlar va membranalarning bir qismidir. Ikki, ma'lum ma'noda qarama-qarshi so'zlar - "suyuqlik" va "kristal" ning birgalikda ishlatilishiga asoslangan "suyuq kristallar" atamasi yaxshi ildiz otgan, garchi "mezofaz" atamasi frantsuz fizigi J. F.Reynitserning kashfiyotidan o'ttiz yil o'tib Fridel yunoncha "mesos" (oraliq) so'zidan olingan bo'lib, aftidan to'g'riroq. Bu moddalar kristall va suyuqlik o'rtasidagi oraliq fazani ifodalaydi; ular qattiq faza eriganida paydo bo'ladi va ma'lum bir harorat oralig'ida mavjud bo'lib, keyinchalik qizdirilganda oddiy suyuqlikka aylanadi. Muhim tarixiy epizod: 20-30-yillarda sovet fizigi Frederiks suyuq kristallarning optik xususiyatlariga turli magnit va elektr maydonlarining ta'sirini o'rganib chiqdi va u suyuq kristallardagi molekulalarning yo'nalishi juda oson o'zgarishini aniqladi. tashqi maydonlarning ta'siri va bu maydonlar juda zaif va juda tez o'zgaradi. 60-yillarning oxiridan boshlab suyuq kristall tizimlar va suyuq kristall fazalarni o'rganishda bum boshlandi va bu ularning ulardan foydalanishni o'rganishi bilan bog'liq. Birinchidan, oddiy elektron raqamli soatlardagi ma'lumotlarni ko'rsatish tizimlari uchun, keyin kalkulyatorlarda va kompyuter texnologiyalarining paydo bo'lishi bilan displeylarni ishlab chiqarish uchun suyuq kristallardan faol foydalanish mumkinligi aniq bo'ldi. Tabiiyki, bunday texnologik sakrash suyuq kristallarni fundamental fan nuqtai nazaridan o'rganishni rag'batlantirdi, ammo shuni ta'kidlash kerakki, suyuq kristallar bilan bog'liq ilmiy kashfiyotlar o'rtasida qanchalik katta vaqt oralig'i mavjud. Darhaqiqat, odamlar qiziqish tufayli ularga qiziqib qolishgan, utilitar qiziqish yo'q edi, ulardan foydalanishni hech kim bilmas edi, bundan tashqari, o'sha yillarda (20-30-yillarda) nisbiylik nazariyasi ancha qiziqroq edi. Aytgancha, Frederik Sovet Ittifoqida nisbiylik nazariyasini ommalashtirgan, keyin u qatag'on qilingan va lagerlarda vafot etgan. Darhaqiqat, suyuq kristallar topilganidan keyin ular ulardan foydalanishni o'rgangunlariga qadar 80 yil o'tdi.
1.2. Suyuq kristallarni o'rganish jarayonida moddaning to'rtinchi holatining fizik sabablari aniq bo'ldi. Asosiysi, molekulalarning sharsimon bo'lmagan shakli. Bu moddalardagi molekulalar bir yo'nalishda cho'zilgan yoki disk shaklida bo'ladi. Bunday molekulalar ma'lum bir chiziq bo'ylab yoki tanlangan tekislikda joylashgan. Kristal fazaning uchta asosiy turi ma'lum: nematik(yunoncha "nema" so'zidan - ip), smektik(yunoncha "smegma" - sovun so'zidan), xolesterik.
Nematik suyuq kristallarda molekulalarning massa markazlari suyuqlikdagi kabi joylashadi va xaotik tarzda harakatlanadi va molekulalarning o'qlari paralleldir. Shunday qilib, uzoq masofali tartib faqat molekulalarning yo'nalishi bo'yicha mavjud. Aslida, nematik molekulalar nafaqat translyatsion harakatlarni, balki orientatsion tebranishlarni ham bajaradi. Shuning uchun molekulaning qat'iy parallelligi yo'q, lekin o'rtacha orientatsiya ustunlik qiladi (7.19-rasm) Orientatsiya tebranishlarining amplitudasi haroratga bog'liq. Haroratning oshishi bilan orientatsiyada parallellikdan katta og'ishlar paydo bo'ladi va fazaga o'tish nuqtasida molekulalarning yo'nalishi xaotik bo'ladi. Bunda suyuq kristall oddiy suyuqlikka aylanadi.
Amaliy qo'llanmalar uchun eng katta qiziqish xona haroratida nematik mezofazada mavjud bo'lgan moddalardir. Hozirgi vaqtda turli moddalarning aralashmalarini tayyorlash orqali mintaqada -20 dan +80 darajagacha va hatto kengroq harorat oralig'ida nematiklar olinadi.
Suyuq kristallarda orientatsiya tartibini tavsiflash uchun odatda ikkita parametr kiritiladi: direktor va darajaga yo'naltirish buyrug'i, tartib parametri deb ham ataladi. Direktor I birlik vektori bo'lib, uning yo'nalishi molekulalarning uzun o'qlarining o'rtacha yo'nalishi yo'nalishiga to'g'ri keladi. Nematik suyuq kristallarda rejissyor optik o'qning yo'nalishiga to'g'ri keladi. I vektor molekulalarning joylashishidagi uzoq masofali tartibni fenomenologik jihatdan tavsiflaydi. U faqat molekulyar yo'nalishning yo'nalishini belgilaydi, lekin mezofazaning tartiblanishi qanchalik mukammal ekanligi haqida hech qanday ma'lumot bermaydi. Uzoq masofali orientatsiya tartibining o'lchovi buyurtma parametri S, quyidagicha aniqlanadi:S=1/2(3 ² θ -1) (*), qaerda θ - individual molekula o'qi va suyuq kristalning direktori orasidagi burchak. O'rtacha (*) molekulalarning butun ansambli bo'yicha amalga oshiriladi. S=1 qiymati to‘liq orientatsiya tartibiga, ya’ni ideal suyuq kristallga, S=0 esa to‘liq orientatsiya buzilishiga mos keladi va izotrop suyuqlikka aylangan nematikga mos keladi.
Xolesterik suyuq kristallar ularning nomini xolesterindan oling, chunki ko'p hollarda ular xolesterin esterlaridir. Shu bilan birga, xolesterin efirlaridan tashqari, bir qator boshqa moddalar ham xolesterik mezofazani hosil qiladi. Xolesterik hosil qiluvchi barcha birikmalarning molekulalari turli atomlar yoki atomlar guruhlari bilan to'rtta kovalent aloqa bilan bog'langan assimetrik uglerod atomini o'z ichiga oladi. Bunday molekulalarni xuddi chap va o'ng qo'llar kabi oddiy superpozitsiya bilan o'zlari bilan birlashtirib bo'lmaydi. Ular chaqiriladi chiral molekulalar (qadimgi ibroniycha "vorisi" - qo'ldan).
Xiral molekulalardan iborat bo'lgan xolesterik suyuq kristallar tuzilishi jihatidan nematikaga o'xshaydi, lekin asosiy farqga ega. Buning sababi shundaki, nematikdan farqli o'laroq, xolesterik molekulalarning bir xil yo'nalishi energetik jihatdan noqulaydir. Xiral xolesterik molekulalar bir-biriga parallel ravishda ingichka monoqatlamda joylashtirilishi mumkin, ammo qo'shni qatlamda molekulalar ma'lum bir burchakka aylantirilishi kerak. Bunday holatning energiyasi bir xil yo'nalishga qaraganda kamroq bo'ladi. Har bir keyingi qatlamda qatlam tekisligida yotgan direktor I yana kichik burchak bilan aylantiriladi. Shunday qilib, xolesterik suyuq kristallda molekulalarning spiral tartibi yaratiladi (7.20-rasm). Ushbu spirallar chap yoki o'ng bo'lishi mumkin. Qo'shni qatlamlarning I vektorlari orasidagi burchak a burchagi odatda to'liq aylanishning yuzdan bir qismidir, ya'ni. a≈1®. Bunday holda, xolesterik spiralning qadami R bir necha ming angstrom bo'lib, spektrning ko'rinadigan qismidagi yorug'lik to'lqin uzunligi bilan solishtirish mumkin. Nematik suyuq kristallarni cheksiz katta spiral qadam (P→∞) bilan xolesterik suyuq kristallarning alohida holati sifatida ko'rish mumkin. Molekulalarning spiral tartibini spiral o'qiga perpendikulyar qo'llaniladigan elektr yoki magnit maydon yo'q qilishi mumkin.
Smektik suyuq kristallar nematik va xolesteriklarga qaraganda ko'proq tartiblangan. Ular ikki o'lchovli kristallarga o'xshaydi. Nematikadagi tartibga o'xshash molekulalarning orientatsion tartiblanishidan tashqari, molekulalarning massa markazlarining qisman tartiblanishi ham mavjud. Bunday holda, har bir qatlamning direktori endi xolesterikadagi kabi qatlam tekisligida yotmaydi, balki u bilan ma'lum bir burchak hosil qiladi.
Qatlamlardagi molekulalarning joylashish xususiyatiga qarab, smektik suyuq kristallar ikki guruhga bo'linadi: tuzilmaviy bo'lmagan smektikalar Va strukturaviy qatlamlarga ega smektikalar.
IN strukturaviy bo'lmagan qatlamli smektik suyuq kristallar qatlamlardagi molekulalarning massa markazlari suyuqlikdagi kabi xaotik tarzda joylashgan. Molekulalar qatlam bo'ylab juda erkin harakatlanishi mumkin, ammo ularning massa markazlari bir xil tekislikda joylashgan. Smektik deb ataladigan bu samolyotlar bir-biridan bir xil masofada joylashgan bo'lib, taxminan molekula uzunligiga teng. Shaklda. 7.21a-rasmda bunday smektikadagi molekulalarning joylashishi ko'rsatilgan. Rasmda ko'rsatilgan smektik suyuq kristall uchun rejissyor I va tekislikka normal n yo'nalish bo'yicha mos keladi. Boshqacha aytganda, molekulalarning uzun o'qlari smektik qatlamlarga perpendikulyar. Bunday suyuq kristallar smektikalar deb ataladi A. Shaklda. 7.21b-rasmda strukturaviy bo'lmagan qatlamlari bo'lgan smektika ko'rsatilgan bo'lib, unda rejissyor qatlamga normal bo'ylab yo'naltirilmaydi, balki u bilan ma'lum bir burchak hosil qiladi.Molekulalarning bunday joylashuviga ega suyuq kristallar smektikalar deb ataladi C. Bir qatorda smektik suyuq kristallar A va C smektikalariga qaraganda murakkabroq tartib mavjud. Bunga misol qilib smektik F ni keltirish mumkin, unda tartiblash tafsilotlari hali to'liq o'rganilmagan.
IN strukturaviy qatlamlarga ega smektikalar biz allaqachon uch o'lchovli statistik tartib bilan shug'ullanmoqdamiz. Bu erda molekulalarning massa markazlari ham smektik qatlamlarda yotadi, lekin ikki o'lchovli panjara hosil qiladi. Biroq, kristall moddalardan farqli o'laroq, qatlamlar bir-biriga nisbatan erkin siljishi mumkin (boshqa smektikalarda bo'lgani kabi!). Qatlamlarning bu erkin siljishi tufayli barcha smetikalar teginish uchun sovunga o'xshash tuyg'uga ega. Shuning uchun ularning nomi (yunoncha "smegma" sovun degan ma'noni anglatadi) Bir qator smektikalarda molekulalarning massa markazlarining tartibi B smektikasida bo'lgani kabi, lekin rejissyor I va normal n o'rtasidagi burchak. qatlamlar nolga teng emas. Bunday holda, psevdogeksagonal monoklinik tartib hosil bo'ladi. Bunday smetikalar H smetikalar deb ataladi.Bundan tashqari D smetikalari ham bor, ular kubsimon tuzilishga yaqin, tana markazlashgan panjarali. Yangi sintez qilingan suyuq kristallar orasida nematiklar, xolesteriklar va smektikalar deb tasniflana olmaydiganlari ham bor. Ular odatda ekzotik mezofazalar deb ataladi. Bularga, masalan, intensiv o'rganilayotgan disk shaklidagi suyuq kristallar yoki diskotikalar kiradi.
1.3. Polarizatsiya mikroskopiyasi suyuq kristallarni o'rganishning birinchi usuli bo'lib, ya'ni tadqiqotchi kesib o'tgan polarizatorlarning qutblanish mikroskopida kuzatilgan rasmdan qanday mezofaza, qanday turdagi suyuq kristall faza hosil bo'lganligini aniqlash mumkin. Bu nematik faza uchun xarakterli rasm bo'lib, uning molekulalari faqat orientatsion tartibni tashkil qiladi. Smektik faza shunday ko'rinadi. Bularning barchasi miqyosi haqida tasavvurga ega bo'lish uchun, ya'ni u molekulyar shkaladan ancha katta: rasmning kengligi yuzlab mikron, ya'ni bu to'lqin uzunligidan ancha kattaroq makroskopik rasm. ko'rinadigan yorug'likdan. Va bunday rasmlarni tahlil qilib, qanday tuzilish borligini aniqlash mumkin. Tabiiyki, ushbu mezofazalarning tuzilishi va ba'zi strukturaviy xususiyatlarini aniqlashning aniqroq usullari mavjud - rentgen nurlanishini tahlil qilish, spektroskopiyaning turli turlari - bu bizga molekulalar qanday va nima uchun u yoki bu tarzda qadoqlanganligini tushunishga imkon beradi. .
Xolesterik mezofaza shunday ko'rinadi - odatiy rasmlardan biri.
Harorat o'zgarganda, sinishi o'zgarishi kuzatiladi, shuning uchun ranglar o'zgaradi, biz o'tishga yaqinlashamiz - va izotrop eritmaga o'tish kuzatiladi, ya'ni hamma narsa qoraygan, kesishgan polarizatorlarda qorong'u rasm ko'rinadi.
Suyuq kristalli polimerlar.
Suyuq kristalli (LC) polimerlar ma'lum sharoitlarda (harorat, bosim, eritmadagi konsentratsiya) LC holatiga o'tishga qodir bo'lgan yuqori molekulyar birikmalardir. Polimerlarning LC holati amorf va kristall holatlar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallagan muvozanat fazasi holatidir, shuning uchun uni ko'pincha mezomorf yoki mezofaza (yunoncha mesos - oraliq) deb ham atashadi. Mezofazaning xarakterli xususiyatlari makromolekulalar (yoki ularning qismlari) joylashuvida orientatsion tartibning mavjudligi va tashqi ta'sirlar bo'lmaganda fizik xususiyatlarning anizotropiyasidir. Shuni ta'kidlash kerakki, LC fazasi o'z-o'zidan hosil bo'ladi, shu bilan birga polimerdagi orientatsiya tartibini makromolekulalarning yuqori anizodiametriyasi (assimetriyasi) tufayli namunani oddiygina cho'zish orqali osongina induktsiya qilish mumkin.
Agar polimerlar issiqlik ta'siri (isitish yoki sovutish) natijasida LC holatiga yoki mezofazaga o'tsa, ular termotrop LC polimerlari deb ataladi, agar polimerlar ma'lum erituvchilarda eritilganda LC faza hosil bo'lsa, ular liotrop LC polimerlari deb ataladi.
Polimerlarning mezofaza hosil qilish imkoniyatini bashorat qilgan birinchi olimlar V.A. Kargin va P. Flori.
