polimeri cu cristale lichide. Subiect
4.2.2. Stări sticloase și foarte elastice ale polimerilor
Starea sticloasă este una dintre formele de stare solidă a polimerilor amorfi, care se caracterizează prin deformații elastice mici cu valori mari ale modulului elastic E≈2,2·10 3 -5·10 3 MPa. Aceste deformații sunt asociate cu o ușoară modificare a distanțelor dintre atomi și a unghiurilor de legătură ale lanțului principal.
Starea foarte elastică se caracterizează prin deformații reversibile mari (până la 600-800%) și valori scăzute ale modulului de elasticitate a polimerului (0,2-2 MPa). Întinderea polimerului în timpul deformării foarte elastice este însoțită de eliberarea de energie sub formă de căldură, în timp ce contracția este însoțită de compresie. Modulul elastic al unui polimer deformabil crește odată cu creșterea temperaturii, în timp ce modulul elastic în stare sticloasă scade. Deformarea foarte elastică are loc în timp, deoarece este cauzată de mișcarea segmentelor și, prin urmare, este un proces molecular-cinetic de relaxare.
Natura forței elastice care apare în timpul deformării polimerilor în stările sticloase și foarte elastice este considerată în Sec. 2.2.1. În primul caz, este asociat cu o schimbare a energiei interne, în al doilea - entropia. Mecanismul molecular al elasticității entropiei asociat cu restaurarea celor mai probabile dimensiuni ale bobinelor macromoleculare este considerat în detaliu în Sec. 2.2.
Starea foarte elastică se manifestă cel mai clar în cauciucurile reticulate, adică. cauciuc Pentru polimerii liniari se suprapune o deformare ireversibila deformarii reversibile, i.e. curgere. Starea foarte elastică poate fi observată în polimeri în diferite intervale de temperatură - de la -100 la 200 °C. Aplicarea tehnică a materialelor foarte elastice este asociată cu proprietățile lor de absorbție a șocurilor și cu modulul scăzut de elasticitate.
Când sunt expuși la o forță periodică externă de înaltă frecvență, polimerii care sunt într-o stare foarte elastică pot intra într-o stare de deformare elastic-dură care nu este asociată cu o „înghețare” a mobilității segmentului (Tabelul 4.1). Acest tip de tranziție sticloasă în câmpuri de forță la temperaturi peste temperatura de tranziție sticloasă structurală se numește tranziție sticloasă mecanică. Natura acestui fenomen a fost discutată mai devreme în Sect. 2.3.4.
Tranziția sticloasă a polimerilor este un proces de relaxare. Este asociată cu relaxarea, adică. segmente în mișcare de macromolecule care conțin 5-20 de atomi din lanțul principal (în funcție de flexibilitatea acestuia). Acest proces are un pronunțat caracter cooperativ.
În timpul tranziției sticlei, există o schimbare bruscă a capacității termice, a coeficientului de temperatură de dilatare a volumului și a coeficientului de compresibilitate termică, în timp ce se observă doar o întrerupere pe curbele de dependență a volumului specific, entalpiei și entropiei. La Т Т с derivatele secunde ale funcției Gibbs
schimbare bruscă, ceea ce este un semn al unei tranziții de fază de ordinul doi. În ciuda acestui fapt, tranziția sticloasă nu este o tranziție de fază,
Tabelul 4.1 Temperatura de tranziție sticloasă, factorul steric (flexibilitate) σ și segmentul Kuhn din diferite clase de polimeri
|
Segmentul Kuhn, nm | |||
|
Polimeri cu lanț flexibil: | |||
|
Policloropren | |||
|
Polidpmetilsloxan | |||
|
Poliesterii | |||
|
Cis-poliisonren (cauciuc natural) | |||
|
Polibutadienă | |||
|
Poliamide alifatice | |||
|
Polimetil metacrilat | |||
|
Pardoseală și metil acril | |||
|
Acrilat de polibutil | |||
|
Poliacetat de vinil | |||
|
Polistiren | |||
|
Polietilenă | |||
|
Polipropilenă | |||
|
Poliacrilonitril | |||
|
PVC | |||
|
Polimeri cu lanț rigid: | |||
|
Poliarilat de acid tereftalic și fenolftaleină | |||
|
Poliamidă de acid tereftalic și anilineftaleină | |||
|
Poliimida de oxid de 3,3", 4,4"-tetracarboxifenil fenil și anilin fluoren dianhidridă |
deoarece duce la o stare metastabilă de neechilibru a sistemului. Acest lucru este confirmat de o serie de semne cinetice:
o scădere monotonă și nelimitată a temperaturii de tranziție vitroasă cu o scădere a vitezei de răcire și invers;
în direcția opusă modificării capacității termice în timpul tranziției sticlei și tranziției de fază de ordinul doi (în timpul tranziției sticlei, capacitatea termică scade).
De obicei, temperatura de tranziție sticloasă se modifică cu aproximativ 3 °C atunci când viteza de răcire se modifică cu un factor de 10 și numai în unele cazuri se poate modifica cu 10-15 °C. Bartenev a propus o formulă pentru calcularea temperaturii de tranziție sticloasă la diferite rate de schimbare a temperaturii:
unde c, - constantă materială; w este viteza de încălzire în °C/s.
Teoriile tranziției sticlei. Mobilitatea oricărei unități cinetice este determinată de timpul de relaxare t, care, conform formulei (2.93), depinde exponențial de energia de activare. Se arată că odată cu scăderea temperaturii, energia de activare a deplasării segmentului crește rapid, ceea ce este asociat cu o scădere a volumului liber al polimerului și o creștere a sistemului de relaxare cooperant. În timpul tranziției sticlei, volumul liber atinge o valoare minimă, iar mișcarea segmentelor se oprește. Volumul liber al polimerului V s este determinat de expresia:
unde V este volumul total, adică volumul real al corpului polimeric; V 3 , - volumul ocupat, egal cu volumul macromoleculelor. Volumul liber este distribuit peste polimer sub formă de micropori, a căror origine este asociată cu eterogenitatea structurii.
Modificarea volumului corpului în timpul încălzirii este caracterizată de coeficient
extensii. La T > T c, modificarea volumului polimerului este determinată în principal de modificarea volumului liber, coeficientul de dilatare pentru această regiune este notat cu 1 . La T< Т с свободный объем изменяется в существенно меньшей степени (рис. 4.6), изменение объема полимера в этой области происходит по закону, характерному для твердых кристаллических тел с коэффициентом объемного расширения 2 . Величина ∆= 1 - 2 имеет физический смысл коэффициента температурного расширения свободного объема. Она связана с температурой стеклования полимеров эмпирическим уравнением Бойера-Симхи:
În teoria lui Gibbs și DiMarzio, procesul de tranziție sticloasă a unui polimer este considerat din punctul de vedere al stării termodinamice a sistemului, care este determinată de numărul de conformații posibile ale macromoleculei. Se presupune că posibilele modalități de orientare a legăturilor de lanț pot fi reduse la două cazuri extreme, corespunzătoare energiilor conformerului ε 1 ridicat și ε 2 scăzut. În ceea ce privește modelul izomeric rotațional al lanțului, primul poate fi atribuit izomerilor ±gauche, al doilea izomerilor trans. La Т > Тс, polimerul este caracterizat printr-un set conformațional mare și o entropie conformațională molară semnificativă S K . Pe măsură ce temperatura scade, intensitatea mișcării termice a segmentelor scade, adică. flexibilitatea lanțului, prin urmare conformațiile corespunzătoare unor valori mari (ε 1) ale energiei interne sunt înghețate, iar S K scade. La o anumită temperatură T = T 2, trecerea trans-conformațiilor la „+” sau „-” gauche devine imposibilă, iar mișcarea termică a segmentelor se oprește. Aceasta înseamnă că ∆S K = 0 dacă aplicăm formula Boltzmann pentru a calcula entropia conformațională și presupunem că probabilitatea termodinamică este egală cu numărul de conformații.
Deoarece T2 este temperatura la care excesul de entropie a lichidului suprarăcit (în acest caz, un polimer amorf) devine zero în comparație cu cristalul, tranziția sticloasă în teoria Gibbs-DiMarzio este considerată ca o tranziție de fază de ordinul doi. Într-adevăr, în timpul tranziției sticlei, se observă unele semne formale ale unei astfel de tranziții - un salt în capacitatea de căldură, o schimbare bruscă a coeficientului de dilatare a volumului etc. În plus, s-a demonstrat că în timpul tranziției sticlei, redistribuirea gauche și are loc izomerii trans, așa cum a fost propus conform teoriei Gibbs-Dee Marcio. În practică, s-a dovedit că întotdeauna T c > T 2 . Prin urmare, autorii teoriei au presupus că T 2 = T c numai la viteze infinit de scăzute de răcire a polimerului, atunci când fenomenele de relaxare în polimeri sunt minimizate. Dar chiar și în această condiție, este incorect să se identifice tranziția sticloasă cu o tranziție de fază de ordinul doi, deoarece tranziția sticloasă fixează o stare metastabilă, a cărei entropie la orice temperatură este mai mare decât entropia stării cristaline. Astfel, trebuie considerat că există două tranziții independente la T 2 și T c, care se corelează între ele. Teoria termodinamică a tranziției sticlei a fost dezvoltată în continuare în lucrările lui Adam și Gibbs.
Teoria cinetică a tranziției sticlei. Pentru polimerii polari cu interacțiuni intermoleculare puternice, teoria lui Zhurkov, una dintre primele teorii de tranziție sticloasă, dă rezultate bune. Conform acestei teorii, tranziția sticloasă a unui polimer, adică terminarea mișcării termice a segmentelor se datorează formării unei rețele spațiale de legături coezive intermoleculare slabe - dipol, donor-acceptor (inclusiv hidrogen).
Energia interacțiunii intermoleculare depinde puțin de temperatură, în timp ce energia mișcării termice a legăturilor este proporțională cu kT. Pe măsură ce temperatura scade, energia mișcării termice scade și, când este insuficientă pentru a depăși forțele interacțiunii intermoleculare, se formează o rețea de legături intermoleculare, adică. vitrificare. În același timp, pentru trecerea la starea sticloasă, este suficientă „înghețarea” mobilității segmentelor Kuhn, în timp ce mișcarea altor elemente structurale - legături, substituenți laterali - este păstrată.
Formarea legăturilor intermoleculare în timpul trecerii la starea sticloasă pentru o serie de polimeri polari - poliamide, alcool polivinilic, gelatină - a fost dovedită prin spectroscopie IR. În conformitate cu teoria lui Jurkov, odată cu creșterea polarității polimerului și, în consecință, a rigidității lanțului, valoarea temperaturii de tranziție vitroasă crește (Fig. 4.7).
Blocarea grupelor polare de polimeri prin introducerea de aditivi mici de compuși cu greutate moleculară mică duce la scăderea interacțiunii intermacromoleculare și, în consecință, a temperaturii de tranziție sticloasă. Datele experimentale confirmă această poziție.
Pe baza celor de mai sus, este evident că temperatura de tranziție sticloasă va depinde în primul rând de factorii care determină flexibilitatea lanțului și posibilitatea tranzițiilor conformaționale. Flexibilitatea lanțului este determinată de natura legăturilor din lanțul principal, precum și de volumul și polaritatea substituenților din acest lanț. Se știe, de exemplu, că introducerea legăturilor eterice în lanț crește flexibilitatea acestuia, în timp ce grupările amidice o scad. În conformitate cu aceasta, în primul caz, temperatura de tranziție vitroasă scade, în al doilea crește (vezi Tabelul 4.1). Influența unui substitut se manifestă cel mai adesea după cum urmează:
așa-numiții substituenți nedeformabili în vrac măresc temperatura de tranziție sticloasă, de exemplu, pentru polistiren și polivinilnaftalenă este de 100 °C și, respectiv, 211 °C;
grupurile laterale flexibile scad temperatura de tranziție sticloasă, de exemplu, acrilatul de polimetil și acrilatul de polibutil au o temperatură de tranziție sticloasă de 2 °C și, respectiv, -40 °C;
o creștere a polarității unui substituent duce la o scădere a flexibilității lanțului din cauza restrângerii libertății de rotație a acestuia și, în consecință, la creșterea temperaturii de tranziție vitroasă.
După cum s-a menționat mai sus, în intervalul greutăților moleculare scăzute, aceasta din urmă afectează temperatura de tranziție sticloasă a polimerului. Acest lucru se explică prin creșterea volumului liber al polimerului care conține lanțuri scurte, deoarece capetele lor împiedică împachetarea strânsă a macromoleculelor. Volumul liber în exces al unui polimer cu greutate moleculară mică duce la faptul că tranzițiile conformaționale ale macromoleculelor pot fi efectuate la temperaturi mai scăzute în comparație cu un polimer cu o greutate moleculară mai mare.
În cazul polimerilor reticulați, are loc fenomenul opus - reticularea „reunește” macromolecule, ceea ce duce la o scădere a volumului liber și o creștere a temperaturii de tranziție sticloasă a unui polimer „reticulat” în comparație cu unul liniar.
| " |
Compania OLENTA comercializează o gamă largă de materiale polimerice. Avem întotdeauna la dispoziție materiale termoplastice de înaltă calitate, inclusiv polimeri cu cristale lichide. Angajații care lucrează la OLENTA au o studii superioare de specialitate și sunt bine familiarizați cu particularitățile producției de polimeri. La noi puteti obtine oricand sfaturi si orice asistenta in ceea ce priveste alegerea materialului si organizarea procesului tehnologic.
Polimerii cu cristale lichide au rigiditate și rezistență foarte ridicate. Nu dați bliț când aruncați. Recomandat pentru turnare de precizie. Au stabilitate dimensională excelentă. Caracterizat printr-un timp de răcire foarte scurt. Diferă prin durabilitatea extrem de scăzută a joncțiunilor. Aici veți găsi compania de polimeri cu cristale lichide Toray. Materialul este produs într-o fabrică din Japonia.
Polimer cu cristale lichide Toray
| Umplere | Marca | Descriere | Aplicație |
| Umplutura din sticla | Polimer de înaltă rezistență, 35% umplut cu sticlă | Microelectronica |
|
| pahar scurt | Polimer cu flux mare, 35% umplut cu sticla | Microelectronica |
|
| Sticlă scurtă și minerale | Polimer cu flux foarte mare, 30% umplut cu sticlă | Microelectronica |
|
| Polimer antistatic, umplutură 50%. | Microelectronica |
||
| Sticla si minerale | Deformare scăzută, plin 50%. | Microelectronica |
|
| Minerale | Deformare scăzută, plin 30%. | Microelectronica |
Caracteristicile polimerilor cu cristale lichide
Spre deosebire de compușii polimerici tradiționali, aceste materiale au o serie de proprietăți distinctive. Polimerii cu cristale lichide sunt compuși cu molecul mare care își pot schimba starea sub influența condițiilor externe. Datorită legăturii moleculare flexibile, lanțul de macromolecule este capabil să-și schimbe forma într-o gamă largă și să formeze o structură cristalină stabilă și puternică.
Acești polimeri păstrează proprietăți stabile de rezistență până la punctul de topire. Au rezistență chimică foarte mare și proprietăți dielectrice.
Polimerii cu cristale lichide sunt utilizați pe scară largă la fabricarea de componente electronice, vase de gătit rezistente la microunde și instrumente medicale.
Despre OLENTA
Compania noastra are o serie de avantaje:
- preturi rezonabile;
- profesioniști cu o vastă experiență;
- respectarea exactă a termenelor și acordurilor;
- o gamă largă de materiale plastice de inginerie;
- cooperarea cu cei mai mari producători de polimeri.
OLENTA furnizează polimeri cu cristale lichide exclusiv de la producători de încredere. Acest lucru nu servește doar ca garanție a calității impecabile, ci și minimizează orice risc asociat cu întreruperile aprovizionării sau îndeplinirea necorespunzătoare a obligațiilor.
Angajații Facultății de Chimie a Universității de Stat din Moscova au reușit să creeze un material care ar putea deveni baza pentru o nouă generație de monitoare cu cristale lichide.
Angajații Laboratorului de Transformări Chimice ale Polimerilor, Departamentul de Compuși Macromoleculari, Facultatea de Chimie, Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, sintetizează și studiază polimeri multifuncționali cu cristale lichide. Astfel de materiale nu numai că combină o varietate de proprietăți funcționale - aceste proprietăți pot fi direcționate spre modificare folosind câmpuri luminoase, electrice sau magnetice.
Grupul este cunoscut pe scară largă printre oamenii de știință care lucrează cu polimeri cu cristale lichide. De exemplu, chimiștii universitar au fost printre primii din lume care au creat un polimer colesteric cu cristale lichide cu un pas de helix fotocontrolat. Și acum au reușit să combine într-un singur material capacitatea de a schimba proprietățile optice atunci când sunt iradiate cu lumină și când se aplică un câmp electric. Tot pentru prima dată.
Cu toate acestea, pentru început, merită să ne gândim mai în detaliu asupra naturii cristalelor lichide și a polimerilor cu cristale lichide.
A patra stare a materiei
Cristalele lichide sunt substanțe neobișnuite. Ele combină proprietățile inerente lichidelor și solidelor, ceea ce se reflectă în numele lor aparent paradoxal. Din lichide au luat fluiditate, adică capacitatea de a lua forma unui vas în care sunt turnate. Din corpuri cristaline solide - anizotropia proprietăților.
Acesta din urmă se explică prin structura cristalelor lichide - moleculele din ele nu sunt aranjate aleatoriu, ci ordonate. Adevărat, nu atât de strict ca în cristalele solide. De fapt, cristalul lichid este a patra stare a materiei. Cu toate acestea, pentru o perioadă destul de lungă de timp, fizicienii și chimiștii, în principiu, nu au recunoscut cristalele lichide, deoarece existența lor a distrus teoria celor trei stări ale materiei - solid, lichid și gazos. Oamenii de știință au atribuit cristalele lichide fie soluțiilor coloidale, fie emulsiilor, până când la începutul secolului al XX-lea profesorul german Otto Lehmann a dovedit convingător existența lor.
Nu toți compușii trec în starea de cristal lichid, ci doar cei ale căror molecule au anizometrie semnificativă (forma de bastoane sau discuri). În funcție de împachetarea moleculelor, există trei tipuri de structuri cu cristale lichide - smectice, nematice și colesterice.
Smecticii sunt poate cel mai apropiat lucru de cristalele obișnuite. Moleculele din ele sunt împachetate în straturi, iar centrele lor de masă sunt fixate. În nematică, dimpotrivă, centrele de masă ale moleculelor sunt localizate aleatoriu, dar axele moleculelor lor, de obicei în formă de tijă, sunt paralele între ele. În acest caz, se spune că ele sunt caracterizate de o ordine orientativă.
Colesterici
Cea mai complexă structură a celui de-al treilea tip de cristale lichide - colesteric. Pentru formarea colestericilor, sunt necesare așa-numitele molecule chirale, adică incompatibile cu imaginea lor în oglindă. Dacă împărțiți mental stratul colesteric în monostraturi, atunci moleculele din acesta sunt situate în interiorul fiecărui monostrat, astfel încât axele lor lungi să fie paralele între ele. Astfel, fiecare monostrat are o structură nematică. Cu toate acestea, asimetria în oglindă a moleculelor colesterice face ca fiecare monostrat ulterior să se rotească printr-un unghi mic. Ca rezultat, întreaga structură este răsucită într-o spirală. Pasul helixului, adică distanța prin care moleculele se rotesc la 360 °, depinde de tipul de molecule chirale și de concentrația lor.
Este structura spirală care conferă colestericilor capacitatea de a reflecta selectiv lumina incidentă. Pasul helixului determină lungimea de undă a luminii reflectate; în această culoare stratul colesteric pare să fie colorat. Mai mult, dacă luăm în considerare această probă din unghiuri diferite, atunci va fi colorată diferit. Cu toate acestea, este posibil să nu vedem colorarea dacă lungimea de undă a radiației reflectate este situată în regiunea ultravioletă sau infraroșu a spectrului.
Polimeri cu cristale lichide
Colesteriile în starea lor naturală, când sunt în esență lichide vâscoase, sunt incomod de utilizat. În cele mai multe cazuri, este necesar să le plasați într-o carcasă specială sigilată pentru modelare și protecție împotriva influențelor externe. Una dintre soluțiile la această problemă este încapsularea, adică introducerea fizică a unui cristal lichid într-un film de polimer. Dar există o soluție mai elegantă - crearea polimerilor cu cristale lichide.
Astfel de materiale sunt obținute prin copolimerizarea anumitor monomeri - molecule care, atunci când sunt combinate între ele, formează un lanț polimeric. Dacă sunt utilizați monomeri care conțin un fragment chiral, atunci polimerul rezultat va fi colesteric. Pentru prima dată, colestericele polimerice au fost obținute în anii 90 ai secolului trecut simultan la Facultatea de Chimie a Universității de Stat din Moscova și la Universitatea din Mainz (Germania).
Alte grupări funcționale pot fi, de asemenea, introduse într-un astfel de lanț polimeric. „Acestea pot fi grupuri fotocromatice, adică controlate de lumină. Acestea pot fi grupări electroactive, adică orientate sub influența unui câmp electric. Acest lucru deschide o oportunitate largă de a crea noi materiale și de a afișa toate proprietățile inerente fiecărui fragment individual ”, a declarat Valery Shibaev, șeful Laboratorului de Transformări Chimice a Polimerilor, membru corespondent al Academiei Ruse de Științe, într-un interviu. cu corespondentul site-ului.
„Prin crearea unor astfel de polimeri, putem combina molecule într-un singur material care adesea nici măcar nu se amestecă în starea lor inițială. Aceasta înseamnă că le putem combina și proprietățile unice”, adaugă Aleksey Bobrovsky, membru al laboratorului, candidat la științe chimice.
Exemple de utilizare a polimerilor colesterici
Dar nici asta nu este cel mai important. Prin ele însele, cristalele lichide sunt lichide vâscoase doar într-un interval îngust de temperatură. Aceasta înseamnă că au propriile lor proprietăți speciale numai în acest interval de temperatură. Dar polimerii cu cristale lichide, atunci când sunt răciți, păstrează atât structura, cât și proprietățile fazei de cristale lichide. Adică, este posibilă fixarea unei structuri sensibile de cristale lichide într-un solid fără a-și pierde, de exemplu, proprietățile optice unice.
Colestericii reacționează cu ușurință la efectele temperaturii. Unele își schimbă culoarea foarte repede cu o schimbare foarte mică de temperatură - pot fi folosite pentru a crea camere termice originale sau indicatori termici. De exemplu, prin iradierea suprafeței unui astfel de material cu un laser, se poate studia distribuția densității de intensitate a fasciculului său. Acoperirile polimerice colesterice pot fi folosite pentru a testa aeronavele într-un tunel de vânt. „Distribuția temperaturii va indica în mod clar în ce locuri turbulența este mai pronunțată și în ce locuri există un flux de aer laminar în jurul aeronavei”, explică Valery Shibaev.
Unul dintre cele mai interesante exemple de utilizare a colestericilor polimerici este producerea de filme controlate de lumină. Dacă în lanțul polimeric este introdus un monomer cu o grupare fotocromă, a cărui formă se modifică atunci când este expus la lumină cu o anumită lungime de undă, atunci pasul helixului în structura colesteric poate fi modificat. Cu alte cuvinte, prin iradierea unui material cu lumină, este posibil să-i schimbe culoarea. Această proprietate a materialului rezultat poate fi folosită pentru a înregistra și stoca informații despre culoare, în tehnologia holografiei și de afișare. Exemple vii care demonstrează aceste capacități ale colestericilor pot fi văzute în videoclip.
Exemplu multifuncțional
Cu toate acestea, pasul helixului poate fi modificat nu numai prin acțiunea luminii și a schimbărilor de temperatură (ca și în cazul camerelor termice), ci și prin acțiunea câmpurilor electrice și magnetice. Pentru a face acest lucru, este necesar să se introducă grupări electroactive sau magnetoactive în polimer. Impactul unui câmp electric sau magnetic duce la orientarea moleculelor cristalului lichid și la deformare, iar apoi la desfășurarea completă a helixului colesteric.
Cea mai recentă lucrare a lui Alexei Bobrovsky și Valery Shibaev, publicată în Journal of Materials Chemistry, spune cum au reușit să creeze un material unic care combină lumina și sensibilitatea electrică.
După cum notează autorii lucrării, toți compușii utilizați pentru noul material sunt deja cunoscuți. Baza a fost un cristal lichid nematic cu adăugarea de molecule chirale, care răsucesc amestecul într-o spirală colesterică. Introducerea unui compus fotocromic face posibilă, la iradierea cu lumină ultravioletă, deplasarea reflexiei selective a unei anumite regiuni din regiunea albastră a spectrului la roșu. Dar structura acestui amestec poate fi modificată și prin acțiunea unui câmp electric - atunci când câmpul este aplicat, moleculele tind să se alinieze de-a lungul acestuia, deformând astfel spirala. Și într-un câmp suficient de mare, spirala se desfășoară. „De fapt, există o tranziție către faza nematică”, explică Alexei Bobrovsky.
Cu alte cuvinte, a fost obținută o celulă cu un singur strat, în care este posibil să se creeze zone de culori diferite, care au capacitatea de a deveni incolore atunci când sunt expuse la un câmp electric. Este exact ceea ce aveți nevoie pentru un pixel cu afișaj color. Totuși, după derularea electrică a helixului, revenirea la faza colesterică orientată inițial durează mult timp, iar contrastul de culoare nu este restabilit.
Această problemă poate fi rezolvată prin polimerizare. Introducerea a doar 6% dintr-un monomer fotopolimerizabil special face posibilă, tot prin iradiere cu lumină ultravioletă, crearea unei rețele polimerice tridimensionale. Ea pătrunde în întregul volum al materialului și, așa cum spune, își amintește orientarea inițială. Lungimea de undă la care fragmentul fotocromic este sensibil este mai mică decât lungimea de undă a luminii necesară pentru fotopolimerizare și obținerea unei rețele polimerice. Prin urmare, devine posibil să se creeze mai întâi o celulă cu zone de culori diferite prin iradierea anumitor zone pentru momente diferite, apoi să se stabilească această stare folosind o rețea polimerică tridimensională și apoi să pornească și să oprească culoarea celulei folosind un câmp electric.
Stiinta si Tehnologie
Prima probă, care a fost obținută în laborator, este destul de voluminoasă și necesită o valoare mare a câmpului electric aplicat. Cu toate acestea, dispozitivele cu cristale lichide timpurii consumau prea multă energie, aveau o durată de viață limitată și aveau un contrast slab al imaginii. Acum, tehnologia s-a îmbunătățit semnificativ și cu toții le folosim cu plăcere. Este posibil ca celula, creată de chimiști ruși, să devină prototipul unui afișaj LCD de calitate și mai ieftină și mai ieftină.
Cu toate acestea, Aleksey Bobrovsky consideră că scopul muncii oamenilor de știință nu este de a aduce ideea la implementarea comercială, ci de a studia caracteristicile auto-organizării polimerilor cu cristale lichide, înțelegerea fundamentelor fizice și a modelelor influenței structurii chimice asupra proprietățile lor. El este mai interesat de partea științifică a cercetării decât de partea aplicată: „Destul de ciudat, multe fenomene chiar și în cristalele lichide cu molecul scăzut, care par a fi destul de evidente și deja familiare, nu sunt încă pe deplin înțelese.” Nu poate exista nicio îndoială că studiul polimerilor cu cristale lichide, care sunt mult mai tineri decât cristalele lichide cu greutate moleculară mică, va deschide mult mai multe aspecte neexplorate ale comportamentului lor fizico-chimic.
Polimerii cu cristale lichide (LCP) sunt o clasă de termoplastice unice care conțin în principal inele de benzen în lanțuri polimerice, care sunt structuri asemănătoare tijelor organizate în matrici paralele mari. Sunt materiale termoplastice foarte cristaline, ignifuge în mod natural, termotrope (orientate la topire). Deși similar cu polimerii semi-cristalini, LCP-urile au propriile lor caracteristici distincte.
Orez. 1. Structura tipicăpolimer cu cristale lichide - Ticona.Polimerii semicristalini tradiționali, atunci când se topesc, au o structură haotică (dezordonată), care, pe măsură ce se răcește, formează regiuni cristaline foarte ordonate, înconjurate de o matrice amorfă. Moleculele LCP rămân bine ordonate chiar și în topitură și alunecă cu ușurință unele pe lângă altele atunci când sunt forfecate. Drept urmare, au o vâscozitate de topire foarte scăzută, ceea ce face ușoară umplerea pereților foarte subțiri și reproducerea celor mai complicate forme. Ele prezintă o contracție foarte mică (sau deloc) în direcția curgerii și durează foarte puțin timp pentru a se întări sau întări. Pentru a menține procesul precis, mulți producători și designeri folosesc polimeri cu cristale lichide pentru a realiza piese cu pereți subțiri care ar putea trebui să reziste la temperaturi ridicate.
Vectra E130: mărci electrice LCP
Polimerii cristalini lichidi Vectra (LCP), fabricați de Ticona (divizia de polimeri de inginerie a Celanese/Hoechst AG), sunt termoplastice foarte cristaline, termotrope (orientate la topire), care pot produce dimensiuni excepțional de precise și stabile, performanțe excelente la temperaturi ridicate, rigiditate ridicată și rezistență la substanțe chimice atunci când este folosit pentru a produce pereți foarte subțiri. Polimerul are, de asemenea, un coeficient scăzut de dilatare termică, același în toate cele trei dimensiuni axiale (x,y,z). Rezistă la temperaturile de lipire montate pe suprafață, inclusiv la temperaturile necesare pentru lipirea fără plumb. Astfel de proprietăți au condus la utilizarea Vectra LCP pentru multe aplicații electronice precum: prize, bobine, întrerupătoare, conectori și senzori. Multe clase au depășit ceramica, termorezistența și alte materiale plastice la temperaturi înalte, fără a produce reziduuri de carbon (sau o cantitate neglijabilă).
Când Vaupell Industrial Plastics a trebuit să creeze un capac interior al carcasei bateriei pentru un dispozitiv militar de viziune nocturnă de precizie, au folosit Vectra E130i LCP pentru a ușura dezvoltarea produsului, eliminând practic contracția mucegaiului. De asemenea, produsul a oferit o durabilitate excelentă pe o gamă largă de temperaturi.
Garnitura interioară a carcasei bateriei este introdusă în carcasa exterioară de aluminiu, distanța dintre ele nu este mai mare de 0,05 mm. Piesa, realizată sub formă de frunză de trifoi, are dimensiunea maximă a secțiunii transversale de 5,08 cm.Lungimea este tot de 5,08 cm, pereții, deschiși în jos și în sus, au o grosime de 0,56 mm. O flanșă rotunjită în jurul marginii superioare îl menține în poziție în interiorul carcasei exterioare.
LCP-uri de înaltă generație de înaltă generație
Gradele de performanță de rășină polimerică cu cristale lichide de ultimă generație de la DuPont, Zenite LCP, sunt promițătoare pentru o rezistență, rigiditate și precizie mai mari în conectorii dispozitivelor electronice și alte componente turnate. Testele au arătat că conectorii turnați din Zenite 6130LX oferă o rezistență excelentă la deteriorare în timpul introducerii automate a pinii și a asamblarii plăcii. Noua rășină poate fi folosită și pentru a produce piese cu mai puțină deformare, ceea ce îmbunătățește potrivirea pieselor și crește punctul de curgere la lipire. La testarea distructivă a capului panoului de fundal, noua rășină oferă o creștere cu 21% a rezistenței la rupere, o creștere cu 32% a deformarii înainte de eșuare și un model de fractură mai elastic/mai puțin fragil. Testul folosește o presă echipată cu un instrument cu un capăt conic pentru a împinge pereții conectorilor. Au fost măsurate forța de rupere și deformarea pereților. Îmbunătățirea rezistenței și rigidității este, de asemenea, evidentă în comparație cu datele standard pentru rezistența la tracțiune, rezistența la tracțiune, modulul de încovoiere și rezistența la încovoiere.
Probele de conector turnate realizate din Zenite 6130LX au arătat, de asemenea, o îmbunătățire semnificativă a rezistenței liniei. Când contactele au fost plasate în eșantioane de testare realizate din LCP-uri de generație timpurie, au apărut mici fisuri pe liniile de lipit. Nu s-au găsit fisuri pe piesele turnate din noile rășini. Alte teste au arătat că piesele realizate din noua rășină sunt mai puțin deformate. Convergența pereților laterali ai conectorului testat a fost cu 23% mai mică decât convergența piesei turnate din prima generație LCP. Zenite 6130LX este, de asemenea, mai rezistent la diferite condiții de lipire. Rezistența la căldură la încovoiere este de 280 °C, care este cu 15 °C mai mare decât alte LCP. Cele mai tipice aplicații includ o gamă largă de componente pentru: industria electrică/electronică, iluminat, telecomunicații, sisteme de aprindere și încărcare a combustibilului pentru automobile, industria aerospațială, fibre optice, fabricarea motoarelor, dispozitive de imagistică, senzori, echipamente pentru cuptoare, structuri de combustibil și bariere de gaz , etc.
Grade medicale Vectra MT LCP
Polimerul cu cristale lichide Vectra a înlocuit oțelul inoxidabil într-o gamă largă de aplicații medicale. Unele clase de Vectra LCP respectă reglementările USP Clasa VI și sunt rezistente la radiații gama, autoclave cu abur și majoritatea metodelor de sterilizare chimică.
Ticona are opt grade de Vectra LCP MT pentru utilizare în aplicații de tehnologie medicală (MT), cum ar fi dispozitive medicale, sisteme de ambalare și livrare a medicamentelor și alte aplicații de asistență medicală. Gradele MT de la Ticona îndeplinesc cerințele USP 23 Clasa VI pentru biocompatibilitatea pielii, sângelui și țesuturilor. Calitățile Ticona pentru aplicații medicale respectă și Directiva Comunității Europene 2002/72/EC pentru aplicații în contact cu alimentele și, respectiv, standardele BfR. BfR înseamnă Institutul Federal German pentru Evaluarea Riscurilor (fostul BgVV, Institutul Federal German pentru Sănătatea Consumatorului și Medicină Veterinară). Rășinile Ticona Vectra LCP pentru tehnologia medicală oferă producătorilor de medicamente și echipamente o gamă largă de opțiuni de proiectare și procesare. Aceasta include grade umplute și neumplute pentru turnare prin injecție și extrudare, precum și grade cu proprietăți de curgere și aditivi diferite, care produc piese cu frecare scăzută și rezistență mare la uzură, aspect îmbunătățit, rigiditate mai mare și alte proprietăți. Calitățile Vectra LCP MT oferă o rezistență excelentă, rigiditate, rezistență la fluaj, stabilitate dimensională și debit mare pentru secțiunile lungi și subțiri. Au o rezistență excelentă la căldură și chimică și sunt capabile să reziste la cicluri repetate de sterilizare. Ele pot înlocui metalul în echipamentele medicale și dentare, pot fi utilizate în componentele foarte structurate ale sistemelor de administrare a medicamentelor și pot satisface nevoile dispozitivelor pentru chirurgia minim invazivă și alte domenii.
Publicăm o transcriere a unei prelegeri susținute de Aleksey Bobrovsky, cercetător principal la Departamentul de compuși macromoleculari, Facultatea de Chimie, Universitatea de Stat din Moscova, profesor asociat, doctor în chimie, laureat al Premiului prezidențial pentru tinerii oameni de știință pentru 2009, susținut în decembrie 2, 2010 la Muzeul Politehnic în cadrul Polit. RU”.
Vezi si:
Textul prelegerii. Partea 1
Bună seara! Aș dori să fac câteva modificări în regulament: prelegerea constă din două părți: mai întâi, cristale lichide, apoi polimeri cu cristale lichide, așa că aș dori să sugerez să pui câteva întrebări după prima parte. Va fi mai usor.
Aș dori să spun că principala sarcină pe care mi-am propus-o atunci când mă pregătesc pentru această prelegere nu este atât să vă încarc cu abundență de informații despre cristalele lichide, despre utilizarea lor, cât să interesez cumva cristalele lichide, să dau câteva inițiale. concepte: ce sunt și arată cât de frumoase și interesante sunt nu din punct de vedere utilitar (unde pot fi folosite), ci din punct de vedere al științei și artei (cât de frumoase sunt în sine). Planul raportului meu.
În primul rând, vă voi spune când și cum a fost descoperită starea cristalelor lichide, care este unicitatea cristalelor lichide în comparație cu alte obiecte, iar în a doua parte a raportului meu voi vorbi despre polimerii cu cristale lichide și de ce sunt acestea. interesant și remarcabil.
Toată lumea știe bine că în majoritatea substanțelor moleculele formează o stare cristalină, moleculele formează o rețea cristalină tridimensională ordonată în trei dimensiuni, iar când sunt încălzite la o anumită temperatură, se observă o tranziție de fază de la o stare ordonată tridimensională la o stare lichidă dezordonată, iar la încălzire ulterioară - la o stare gazoasă. S-a dovedit că există câteva faze intermediare care au starea de agregare a unui lichid, dar, totuși, au o anumită ordine: nu tridimensionale, ci bidimensionale sau vreo altă ordine degenerată. Voi explica acum ce este în joc.
Primul raport despre o stare neobișnuită a materiei - despre starea lichid-cristalină a materiei, atunci, totuși, acest termen nu a existat - a avut loc în 1888. Potrivit unor alte date, o astfel de stare neobișnuită a substanței a fost înregistrată și în 1850, dar este general acceptat că în 1888 Friedrich Reinitzer, un om de știință austriac, a studiat substanța benzoat de colesteril - un derivat al colesterolului - și a constatat că atunci când este încălzit. până la 145 °, faza cristalină (pulbere albă) trece într-un lichid ciudat tulbure și, cu o încălzire suplimentară la 179 °, se observă o tranziție într-un lichid transparent obișnuit. A încercat să purifice această substanță, deoarece nu era sigur că are benzoat de colesteril pur, dar totuși aceste două tranziții de fază au fost reproduse. El a trimis o mostră din această substanță prietenului său fizician Otto von Lehmann. Lehman a fost implicat în studiul cristalelor obișnuite, inclusiv a cristalelor de plastic, care sunt moi la atingere, sunt diferite de cristalele dure obișnuite. Principala metodă de studiu a fost microscopia optică polarizată - acesta este un microscop în care lumina trece printr-un polarizator, trece printr-o substanță și apoi printr-un analizor - printr-un strat subțire de substanță. Când este plasat între un polarizator și un analizor de cristale dintr-o anumită substanță, se pot vedea texturi - imagini caracteristice pentru diferite substanțe cristaline - și astfel se pot studia proprietățile optice ale cristalelor. S-a întâmplat ca Otto von Lehmann să fie ajutat să înțeleagă care este cauza stării intermediare, amăgirea. Otto von Lehmann era serios convins că toate proprietățile substanțelor cristaline, cristalele depind numai de forma moleculelor, adică nu contează modul în care sunt situate în acest cristal, forma moleculelor este importantă. Și în cazul cristalelor lichide, s-a dovedit a avea dreptate - forma moleculelor determină capacitatea de a forma o fază de cristal lichid (în principal forma moleculelor). Aici aș vrea să vorbesc despre principalele etape istorice în studiul cristalelor lichide, cele mai importante după părerea mea.
În 1888, Reinitzer a scris că există cristale a căror moliciune este de așa natură încât pot fi numite lichide, apoi Lehman a scris un articol despre cristalele fluide, de fapt el a inventat termenul cristale lichide. Un episod istoric important: în anii 20-30, fizicianul sovietic Frederiks a studiat influența diferitelor câmpuri magnetice și electrice asupra proprietăților optice ale cristalelor lichide și a descoperit un lucru important că orientarea moleculelor din cristalele lichide se schimbă foarte ușor sub acțiunea câmpurilor externe, iar aceste câmpuri foarte slabe și schimbările sunt foarte rapide. De la sfârșitul anilor 60, a început un boom în studiul sistemelor de cristale lichide, fazele de cristale lichide și este asociat cu faptul că au învățat cum să le folosească. Inițial, pentru sistemele de afișare a informațiilor din ceasurile electronice digitale convenționale, apoi în calculatoare și odată cu apariția tehnologiei informatice, a devenit clar că cristalele lichide pot fi utilizate în mod activ pentru a face afișaje. Desigur, un astfel de salt tehnologic a stimulat studiul cristalelor lichide din punct de vedere al științei fundamentale, dar aș dori să remarc ce mare decalaj de timp există între descoperirile științifice legate de cristalele lichide. De fapt, oamenii erau interesați de ele din curiozitate, nu exista un interes utilitarist, nimeni nu știa să le folosească și, mai mult, în acei ani (20-30) teoria relativității era mult mai interesantă. Apropo, Fredericks este un popularizator al teoriei relativității în Uniunea Sovietică, apoi a fost reprimat și a murit în lagăre. De fapt, au trecut 80 de ani de la descoperirea cristalelor lichide, până când au învățat să le folosească. Citez adesea acest exemplu când vorbesc despre specificul finanțării științei.
Aș dori să mă opresc asupra principalelor tipuri de faze cu cristale lichide. Cum este aranjată mezofaza, și anume faza de cristal lichid.
De obicei, faza de cristal lichid este formată din molecule care au o formă de tijă sau de disc, adică au o anizometrie a formei, în primul rând, tije sau discuri. Ne putem imagina un experiment bun, ușor de pus la punct: dacă turnați aleatoriu bețișoare într-o cutie și o scuturați, atunci, în urma acestei scuturi, veți observa că bețișoarele înseși se potrivesc în paralel și așa este cea mai simplă nematică. faza este aranjată. Există o ordine de orientare pe o anumită direcție, iar centrul de masă al moleculelor este dezordonat. Există faze mult mai complexe, de exemplu, de tip smectic, când centrul de masă este în planuri, adică astfel de faze stratificate. Faza colesterică este foarte interesantă: ordinea ei locală este aceeași cu cea a fazei nematice, are o ordine orientativă, dar la o distanță de sute de nanometri se formează o structură elicoidală cu o anumită direcție de răsucire, iar apariția acestei faza se datorează faptului că moleculele sunt chirale, adică este necesar să se conducă chiralitate moleculară (voi explica mai târziu despre ce este vorba) pentru a forma o astfel de răsucire elicoidală. Această fază are aceleași proprietăți interesante ca și faza nematică și poate găsi, de asemenea, unele aplicații. Fazele despre care am vorbit sunt cele mai simple. Există așa-numitele faze albastre.
O să mă opresc puțin asupra lor când vorbesc despre polimeri, asta este puțin legat de munca mea. Aici, aceste linii indică direcția de orientare a moleculelor, iar principalul element structural al unor astfel de faze sunt astfel de cilindri în care orientarea axelor lungi ale moleculelor se schimbă inteligent, adică în centrul acestui cilindru, orientarea este de-a lungul axei cilindrului și, pe măsură ce se îndepărtează spre periferie, se observă o întoarcere. Aceste faze sunt foarte interesante din punct de vedere al structurii, sunt foarte frumoase la microscop polarizant și este important de menționat că în cazul cristalelor lichide cu greutate moleculară mică aceste faze există în câteva zecimi de grad, în cel mai bun caz. Interval de temperatură de 2-3 °, iar în cazul polimerilor a reușit să fixeze aceste structuri interesante, iar despre asta voi vorbi mai târziu. Puțină chimie. Cum arată structurile moleculelor de cristale lichide?
De obicei există un fragment aromatic din 2-3 inele benzenice, uneori pot fi două inele aromatice conectate direct, poate exista un fragment de legătură. Este important ca acest fragment să fie alungit, adică lungimea lui să fie mai mare decât lățimea sa și să fie suficient de rigid, iar rotația în jurul axei lungi este posibilă, dar în timpul acestei rotații, forma rămâne alungită. Acest lucru este foarte important pentru formarea fazei de cristale lichide. Prezența cozilor flexibile în moleculă este importantă - acestea sunt diferite cozi alchil, prezența diferiților substituenți polari este importantă. Acest lucru este important pentru aplicații și creează momente de dipol și capacitatea de a se reorienta în câmpuri externe, adică această moleculă este compusă din două părți principale: un fragment mezogen cu un fel de substituent (polar sau nepolar) și un flexibil flexibil. coadă care se poate îndoi. De ce este nevoie? Acționează ca un plastifiant intern, deoarece, dacă luați molecule rigide, acestea se vor cristaliza - vor forma un cristal tridimensional fără mezofaze, fără faze de cristal lichid, iar o coadă flexibilă ajută adesea la formarea unei faze intermediare între un cristal și un lichid izotrop obișnuit. Un alt tip de molecule sunt moleculele în formă de disc. Iată structura generală a unor astfel de discuri, care pot forma și mesafaze, dar au o structură complet diferită de fazele bazate pe molecule alungite. Aș dori să vă atrag atenția asupra cât de frumoase sunt cristalele lichide într-un microscop polarizant.
Microscopia polarizante este prima metodă de studiere a cristalelor lichide, adică deja din imaginea pe care un cercetător o observă într-un microscop polarizant de polarizatoare încrucișate, se poate judeca ce fel de mezofază, ce tip de fază de cristal lichid se formează. Aceasta este imaginea tipică pentru o fază nematică ale cărei molecule formează doar o ordine orientativă. Așa arată faza smectică. Astfel încât să vă puteți imagina scara tuturor acestor lucruri, adică este mult mai mare decât scara moleculară: lățimea imaginii este de sute de microni, adică este o imagine macroscopică, mult mai mare decât lungimea de undă a luminii vizibile . Și analizând astfel de imagini, se poate judeca ce fel de structură există. Desigur, există metode mai precise pentru determinarea structurii și a unor caracteristici structurale ale acestor mezofaze - cum ar fi analiza de difracție cu raze X, diferite tipuri de spectroscopie - acest lucru ne permite să înțelegem cum și de ce moleculele sunt împachetate într-un fel sau altul.
Un alt tip de imagine este o soluție concentrată de fragmente scurte de ADN (soluție apoasă) - la Universitatea din Colorado au obținut o astfel de imagine. În general, importanța și caracteristicile formării fazelor cristaline lichide în obiectele biologice este un subiect pentru o discuție mare separată și nu sunt un expert în asta, dar pot spune că mulți polimeri de natură biologică pot da un lichid cristalin. fază, dar aceasta este de obicei o fază cristalină lichidă liotropă, adică prezența unui solvent, cum ar fi apa, este importantă pentru a se forma această fază de cristal lichid. Acestea sunt pozele pe care le-am primit.
Așa arată mezofaza colesterică - una dintre imaginile tipice. Aș dori să arăt cât de frumoase arată tranzițiile de fază: atunci când temperatura se schimbă, putem observa tranziția de fază.
Odată cu o schimbare a temperaturii, se observă o schimbare a refracției, deci culorile se schimbă, ne apropiem de tranziție - și se observă o tranziție la o topire izotropă, adică totul întunecat, o imagine întunecată este vizibilă în polarizatoarele încrucișate.
Într-un alt caz, este puțin mai complicat: la început, se vede o imagine întunecată, dar aceasta este natura care ne înșală, doar că moleculele sunt orientate astfel încât să arate ca o topitură izotropă, dar a existat o fază de cristal lichid. . Aici este trecerea la o altă fază de cristale lichide - la răcire, schimbări mai ordonate de orientare. Culoarea roșie este asociată cu o structură elicoidală cu o anumită pasă a helixului, iar pasul helixului se modifică, helixul se răsucește, deci se observă o schimbare a culorilor. Sunt vizibile diferite disclinații, adică spirala este răsucită, iar acum, la un moment dat, se va observa cristalizarea acestei probe, toate acestea vor deveni albastre. Arăt acest lucru prin faptul că unul dintre motivele mele personale de a mă ocupa, de exemplu, de cristalele lichide este frumusețea lor, le privesc cu plăcere la microscop, am fericirea să fac asta în fiecare zi, iar interesul estetic este susținut. prin interes științific. Acum va fi cristalizare, totul are loc în timp real. Nu am clopoței și fluiere, este o săpună obișnuită montată la microscop, deci calitatea este pe măsură. Aici cresc sferulitele acestui compus. Acest compus a fost sintetizat pentru noi de chimiști din Republica Cehă. (De asemenea, sintetizăm compușii LC singuri.) Puțin trebuie spus despre motivul pentru care sunt utilizați pe scară largă.
Fiecare dintre noi poartă cu noi o cantitate mică de cristale lichide, pentru că toate monitoarele de telefoane mobile sunt cu cristale lichide, ca să nu mai vorbim de monitoarele de computer, afișaje, monitoarele de televiziune și concurența serioasă a monitoarelor cu plasmă și a monitoarelor LED în general - din câte știu eu (Nu sunt un expert în asta), nu. Cristalele lichide sunt stabile, nu este nevoie de multă tensiune pentru a comuta imaginea - acest lucru este foarte important. O combinație importantă se observă în cristalele lichide, așa-numita anizotropie a proprietăților, adică proprietățile inegale în diferite direcții în mediu, vâscozitatea lor scăzută, cu alte cuvinte, fluiditatea, este posibil să se creeze un fel de dispozitiv optic. care ar comuta, reacționează cu un timp de comutare caracteristic milisecunde sau chiar microsecunde – acesta este momentul în care ochiul nu observă viteza acestei schimbări, motiv pentru care este posibilă existența LCD-urilor și a afișajelor de televiziune, și sensibilitatea foarte mare la câmpurile externe. Aceste efecte au fost descoperite chiar înainte de Fredericksz, dar investigate de el, iar tranziția orientativă, despre care voi vorbi acum, se numește tranziția Fredericksz. Cum funcționează un simplu cadran al unui ceas electronic și de ce sunt folosite atât de larg cristalele lichide?
Dispozitivul arată astfel: există un strat de cristale lichide; bastoanele reprezintă direcția de orientare în molecula de cristal lichid, bineînțeles că nu sunt la scară, sunt mult mai mici decât restul designului, sunt două polarizatoare, sunt încrucișate astfel încât dacă nu ar exista un strat de cristal lichid, lumina nu ar trece prin ele. Există substraturi de sticlă pe care se aplică un strat conductiv subțire astfel încât să poată fi aplicat un câmp electric; există, de asemenea, un astfel de strat complicat care orientează moleculele de cristale lichide într-un anumit mod, iar orientarea este stabilită în așa fel încât pe substratul superior moleculele să fie orientate într-o direcție, iar pe celălalt substrat - într-o direcție perpendiculară , adică se organizează o orientare de răsucire a moleculelor de cristal lichid, astfel încât lumina , când cade pe polarizator, se polarizează - intră în mediul de cristal lichid, iar planul polarizării sale se rotește după orientarea cristalului lichid. moleculă - acestea sunt proprietățile moleculelor de cristale lichide. Și, în consecință, datorită faptului că se rotește în polarizare plană cu 90 °, lumina într-o astfel de geometrie trece în liniște, iar dacă se aplică un câmp electric, atunci moleculele se aliniază de-a lungul câmpului electric și, prin urmare, lumina polarizată nu se aliniază. își schimbă polarizarea și nu poate trece printr-un alt polarizator. Rezultă o imagine întunecată. În realitate, se folosește o oglindă pe un ceas de mână și se pot realiza segmente care vă permit să vizualizați un fel de imagine. Acesta este cel mai simplu circuit, desigur, monitoarele cu cristale lichide sunt structuri mult mai complexe, multistrat, straturile sunt de obicei foarte subțiri - de la zeci de nanometri la microni - dar principiul este practic același, iar această tranziție, atunci când orientarea de moleculele se modifică de-a lungul unui câmp electric sau magnetic (monitoarele folosesc un câmp electric pentru că este mai simplu), se numește tranziție Freedericksz (efect) și este utilizat în mod activ în toate astfel de dispozitive. Primul prototip este un afișaj nematic într-un cadran.
Și aceasta este o imagine care ilustrează cât de mic este nevoie de un câmp electric pentru a reorienta o moleculă de cristal lichid. De fapt, aceasta este o celulă galvanică formată din doi cartofi ca electrolit, adică pentru o astfel de reorientare este nevoie de o tensiune foarte mică de aproximativ 1V, motiv pentru care aceste substanțe au primit o utilizare atât de răspândită. O alta aplicatie, si vorbim despre cristalele lichide colesterice, despre care voi vorbi mai detaliat, se datoreaza faptului ca acestea sunt capabile sa isi schimbe culoarea in functie de temperatura.
Acest lucru se datorează pasului diferit al spiralei și este posibil să se vizualizeze, de exemplu, distribuția temperaturii. Am terminat cu cristale lichide cu greutate moleculară mică și sunt gata să vă ascult întrebările despre ele înainte de a trece la cristalele lichide polimerice.
Discuție prelegere. Partea 1
Tatyana Sukhanova, Institutul de Chimie Bioorganică: Răspundeți la întrebarea unui amator: în ce interval se schimbă culoarea cristalelor lichide și cum depinde aceasta de structura lor?
Alexey Bobrovsky: Vorbim despre cristale lichide colesterice. Aici culoarea se schimbă în funcție de pasul helixului colesteric. Există colesterice care reflectă selectiv lumina în regiunea UV, respectiv, regiunea invizibilă, și există colesterice care reflectă selectiv lumina datorită acestei periodicități în regiunea infraroșu, adică vorbim de microni, zeci de microni, iar în cazul pozelor color, pe care le-am arătat la microscopia optică polarizantă, acolo este mai complicat, iar culoarea se datorează faptului că lumina polarizată, planul de polarizare dintr-un cristal lichid se rotește diferit, iar asta depinde de lungimea de undă. Există o gamă complexă de culori, iar întreaga gamă vizibilă este închisă, adică puteți obține o varietate de culori.
Boris Dolgin: Îmi poți spune puțin mai multe despre viață?
Alexey Bobrovsky: Despre viata? Este vorba despre rolul cristalelor lichide în biologie?
Boris Dolgin: Da.
Alexey Bobrovsky: Din păcate, acesta nu este deloc subiectul meu. O să fac link la carte la sfârșit. În primul rând, când vorbesc despre conexiunea cristalelor lichide în biologie, vorbesc despre modul în care pot fi utilizate în medicină - există o mulțime de opțiuni diferite. În membranele celulelor lipidice, starea lichid-cristalină are loc la temperaturi biologice rezonabile.
Boris Dolgin: Și acesta nu este în întregime un artefact și acesta este un studiu suplimentar.
Alexey Bobrovsky: Da. Mi se pare că rolul stării de cristal lichid nu este încă cunoscut cu adevărat și, uneori, există dovezi că ADN-ul dintr-o celulă poate exista într-o stare de cristal lichid, dar acesta este un subiect pentru cercetări viitoare. Acesta nu este domeniul meu de studiu. Sunt mai interesat de polimerii sintetici cu cristale lichide, despre care voi continua să vorbesc.
Boris Dolgin: Polimerii LC sunt complet artificiali?
Alexey Bobrovsky: Da, practic totul este artificial. Colorarea, de exemplu, a unor gândaci și fluturi se datorează unor astfel de cristale naturale, nu lichide, ci unei stări cristaline lichide înghețate din cauza polimerilor biologici chitinoși. Deci evoluția a fost distribuită, că colorarea nu se datorează pigmenților, ci structurii viclene a polimerilor.
Mihail Potanin R: Am o întrebare despre sensibilitatea magnetică a cristalelor lichide. Cât de sensibili sunt ei la câmpurile magnetice ale Pământului? Pot face busole?
Alexey Bobrovsky: Nu. Din păcate, s-a întâmplat. Ce determină sensibilitatea cristalelor lichide? Există conceptul de susceptibilitate și permitivitate diamagnetică, iar în cazul unui câmp electric, totul este mult mai convenabil și mai bun, adică este suficient să aplici cu adevărat 1 V unei astfel de celule cu cristale lichide - și totul va fi reorientat , iar în cazul unui câmp magnetic, vorbim despre tesla - astfel de intensități ale câmpului incomparabil mai mari decât puterea câmpului magnetic al Pământului,
Lev Moskovkin: S-ar putea să am o întrebare complet amator. Prelecția este absolut fermecătoare, satisfacția estetică este mare, dar prezentarea în sine este mai mică. Imaginile pe care le-ați arătat seamănă cu nucleul - sunt și active din punct de vedere estetic - și cu reacția Jabotinsky, deși pozele dvs. nu sunt ciclice. Mulțumesc.
Alexey Bobrovsky R: Nu sunt pregătit să răspund la această întrebare. Acest lucru trebuie privit în literatură. În polimeri și cristale lichide există o teorie a „scărcării” (scaling), adică a autoasemănării. Îmi este greu să răspund la această întrebare, nu sunt competent în acest subiect.
Natalia: Acum ei acordă premii Nobel oamenilor de știință ruși. După părerea dumneavoastră, Fredericks, dacă ar fi supraviețuit, ar fi putut primi acest premiu? În general, vreunul dintre oamenii de știință care s-a ocupat de acest subiect a primit premiul Nobel?
Alexey Bobrovsky R: Cred că, desigur, Fredericks ar fi primul candidat. A murit într-un lagăr în timpul războiului. Dacă ar fi trăit până în 1968-1970, atunci ar fi fost primul candidat la Premiul Nobel - acest lucru este destul de evident. Încă un mare fizician, dar nu a fost premiat (vorbim despre oamenii de știință noștri), - Tsvetkov - fondatorul școlii de fizicieni din Sankt Petersburg, din păcate, a căzut într-o măsură sau alta. Nu am luat în considerare în mod specific cine a primit Premiul Nobel pentru cristale lichide, nu am studiat-o, dar, în opinia mea, doar Paul de Genne a primit Premiul Nobel pentru polimeri și cristale lichide.
Boris Dolgin: A dispărut pentru totdeauna moda pentru studiul cristalelor lichide?
Alexey Bobrovsky: Da, desigur, nu mai există hype, pentru că deja multe sunt clare cu cea mai simplă mezofază (faza nematică de cristal lichid), și este clar că este cea mai optimă pentru utilizare. Există încă un oarecare interes pentru fazele mai complexe, deoarece se pot obține unele avantaje față de cea bine studiată, dar numărul publicațiilor despre starea cristalelor lichide este în scădere.
Boris Dolgin: Adică nu vezi nici un salt calitativ în înțelegere, nici zone în care ar exista un mister global.
Alexey Bobrovsky: Cred că e mai bine să nu prezice, pentru că orice se poate întâmpla. Știința nu se dezvoltă întotdeauna în mod constant. Uneori apar sărituri ciudate, așa că nu mă angajez să fac nicio predicție.
Constantin Ivanovici: Aș dori să știu cât de sigure sunt pentru viața umană.
Alexey Bobrovsky R: Oamenii care produc LCD-uri sunt testați pentru siguranță. Dacă bei un litru de cristale lichide, atunci probabil că va deveni rău, dar din moment ce se folosesc miligrame, atunci nu există niciun pericol grav. Este mult mai sigur decât mercurul spart și scurs dintr-un termometru. Este complet incomparabil ca daune. Acum există studii privind utilizarea cristalelor lichide. Am auzit un raport în care această problemă este luată în serios, că există deja o mulțime de resturi și cum poate fi recuperată, dar preocupările de mediu sunt minime. Sunt în siguranță.
Boris Dolgin: A fost un lucru foarte interesant la sfârșit. Dacă vă imaginați un monitor LCD folosit și așa mai departe. Ce se va întâmpla cu el în continuare, ce se întâmplă? Cum este eliminat - sau nu, sau cumva descompus, sau rămâne?
Alexey Bobrovsky: Cred că moleculele de cristale lichide sunt primul lucru care se va descompune sub acțiunea influențelor externe.
Boris Dolgin: Adică nu există o specificitate specială aici?
Alexey Bobrovsky: Desigur că nu. Cred că problemele cu reciclarea materialelor plastice și a polimerilor sunt mult mai complicate acolo.
Oleg: Spuneți-mi, vă rog, ce determină intervalul de temperatură al fazelor de cristal lichid? După cum știți, toate afișajele moderne funcționează într-un interval de temperatură foarte larg. Cum ați reușit să realizați acest lucru și ce proprietăți și structura materiei le determină?
Alexey Bobrovsky: grozava intrebare. Într-adevăr, compușii obișnuiți, majoritatea compușilor organici care sunt sintetizați individual, au astfel de temperaturi, așa cum am arătat, benzoatul de colesteril se topește la 140°, apoi descompunerea izotropă la 170°. Există substanțe individuale care au un punct de topire scăzut, aproape de temperatura camerei și se transformă într-un lichid izotrop obișnuit în regiunea de 50°, dar pentru a realiza o gamă atât de largă de temperatură, până la temperaturi sub zero, amestecurile au trebuit să fi făcută. Compozițiile amestecate convenționale de diferite substanțe, atunci când sunt amestecate, punctul lor de topire este mult redus. Un astfel de truc. De obicei, acestea sunt serii omoloage, ceea ce este folosit în afișaje este un derivat bifenil, unde nu există X și un substituent nitril, iar cozile de lungimi diferite sunt luate ca cozi alchil, iar un amestec de 5-7 componente face posibilă scăderea punctul de topire sub 0 °, în timp ce părăsește temperatura de iluminare, adică tranziția cristalului lichid la faza izotropă, peste 60 °, - acesta este un astfel de truc.
Textul prelegerii. Partea 2
În primul rând, aș vrea să spun ce sunt polimerii.
Polimerii sunt compuși care se obțin prin repetare repetată, adică prin legare chimică a unităților identice - în cel mai simplu caz, la fel, ca și în cazul polietilenei, acestea sunt unități CH 2 interconectate într-un singur lanț. Desigur, există molecule mai complexe, până la molecule de ADN, a căror structură nu se repetă, este organizată într-un mod foarte complex.
Principalele tipuri de topologie polimerică: cele mai simple molecule sunt molecule cu lanț liniar, există polimeri ramificați, în formă de pieptene. Polimerii pieptene au jucat un rol important în producerea polimerilor cu cristale lichide. Inelele în formă de stea, legate de policatenani sunt cele mai diverse forme moleculare. Când starea cristalelor lichide a fost studiată cu putere, când au fost studiate cristalele lichide, a apărut o idee: este posibil să se combine proprietățile optice unice ale cristalelor lichide cu proprietățile mecanice bune ale polimerilor - capacitatea de a forma acoperiri, filme, unele produse? Și ceea ce mi-a venit în minte în 1974 (a existat prima publicație) - la sfârșitul anilor 60 - începutul anilor 70, au început să ofere abordări diferite pentru producția de polimeri cu cristale lichide.
Una dintre abordări este de a lega moleculele în formă de tijă, în formă de baston de o macromoleculă liniară, dar s-a dovedit că astfel de polimeri nu formează o fază de cristal lichid, sunt pahare fragile obișnuite care, atunci când sunt încălzite, încep să se descompună și nu da nimic. Apoi, în paralel, în două laboratoare (voi vorbi despre asta mai în detaliu mai târziu), a fost propusă o abordare pentru atașarea unor astfel de molecule în formă de tijă la lanțul polimeric principal prin distanțiere flexibile - sau decuplare, în rusă. Și apoi rezultă următoarele: există o mică autonomie între lanțul polimeric principal, merge în mare parte independent, iar comportamentul moleculelor în formă de tijă, adică lanțul polimeric principal nu împiedică formarea unui cristal lichid. fază prin fragmente în formă de tijă.
Această abordare s-a dovedit a fi foarte fructuoasă și, în paralel, în două laboratoare - în laboratorul lui Nikolai Alfredovich Plate din Uniunea Sovietică și în laboratorul din Ringsdorf - o astfel de abordare a fost propusă în mod independent și sunt bucuros să lucrez acum în laboratorul lui Valery Petrovici Shibaev la Facultatea de Chimie a Universității de Stat din Moscova, adică lucrez în laboratorul în care totul a fost inventat. Desigur, au existat dispute cu privire la priorități, dar nu contează.
Principalele tipuri de polimeri cu cristale lichide. Nu voi vorbi despre astfel de lanțuri principale sau grupuri de schelet (acesta este un tip de astfel de polimeri), voi vorbi în principal despre polimeri cu cristale lichide în formă de pieptene, în care fragmentele în formă de tijă sunt conectate la lanțul principal printr-un alifatic flexibil. decuplare.
Un avantaj important al abordării creării polimerilor cu cristale lichide în ceea ce privește sinteza și combinarea diferitelor proprietăți este posibilitatea obținerii de homopolimeri. Adică, se ia un monomer care este capabil să formeze o moleculă de lanț, de exemplu, datorită dublei legături prezentate schematic aici, și puteți obține un homopolimer, adică un polimer ale cărui molecule constau din aceleași fragmente în formă de tijă. , sau puteți face copolimeri combinând două fragmente diferite, - ambele pot forma o mezofază, sau fragmentele nemezogene pot fi combinate cu fragmente mezogene și se dovedește că avem capacitatea de a forța chimic componentele eterogene să fie într-una singură sistem polimeric. Cu alte cuvinte, dacă ar încerca să amestece un astfel de monomer cu un astfel de monomer fără legături chimice, ar da două faze separate, iar legându-le chimic, îi forțăm să fie în același sistem și apoi voi arăta cât de bun. este.
Un avantaj important și o diferență între cristalele lichide polimerice și cristalele lichide cu molecularitate scăzută este posibilitatea formării unei stări sticloase. Dacă te uiți la scara temperaturii, avem o fază izotropă la temperaturi ridicate, când temperatura scade, se formează o fază lichid cristalină (în aceste condiții, polimerul arată ca un lichid foarte vâscos), iar când este răcit, o tranziție la un se observă starea sticloasă. Această temperatură este de obicei apropiată de temperatura camerei sau ușor peste temperatura camerei, dar aceasta depinde de structura chimică. Astfel, spre deosebire de compușii cu molecul scăzut, care sunt fie lichizi, fie trec într-o stare cristalină, structura se modifică. În cazul polimerilor, această structură este înghețată într-o stare sticloasă care poate persista zeci de ani, iar acest lucru este important din punct de vedere al aplicării, să zicem pentru înregistrarea stocării informațiilor, putem modifica structura și orientarea moleculă, fragmente de moleculă și congelați-le la temperatura camerei. Aceasta este o diferență importantă și un avantaj al polimerilor din compuși cu greutate moleculară mică. La ce altceva sunt buni polimerii?
Acest videoclip demonstrează un elastomer cu cristale lichide, adică se simte ca o bandă elastică care se micșorează când este încălzită și se extinde când este răcită. Această lucrare este preluată de pe Internet. Aceasta nu este opera mea, aici este o imagine accelerată, adică în realitate, din păcate, această tranziție se observă zeci de minute. De ce se întâmplă asta? Ce este un elastomer cu cristale lichide, care are o temperatură de tranziție sticloasă suficient de scăzută, adică este într-o stare elastică la temperatura camerei, dar macromoleculele sunt reticulate, iar dacă sintetizăm un film în faza de cristal lichid, atunci polimerul lanțul repetă ușor orientarea grupărilor mezogene, iar dacă îl încălzim, atunci grupările mezogene trec într-o stare dezordonată și, în consecință, transferă principalele lanțuri polimerice într-o stare dezordonată, iar anizometria bobinelor macromoleculare se modifică. Aceasta duce la faptul că în timpul încălzirii, în timpul trecerii de la mezofază la faza izotropă, se observă o modificare a dimensiunilor geometrice ale probei datorită modificării formei bobinelor polimerului. În cazul cristalelor lichide cu molecularitate scăzută, acest lucru nu poate fi observat. Două grupuri din Germania, Finkelmann, Zentel și alte grupuri făceau multe din aceste lucruri. Același lucru poate fi observat sub influența luminii.
Există o mulțime de lucrări pe polimeri fotocromici care conțin un fragment de azobenzen - două inele benzenice legate printr-o legătură dublă NN. Ce se întâmplă când astfel de fragmente moleculare sunt expuse la lumină? Se observă așa-numita izomerizare trans-cis, iar fragmentul în formă de tijă, atunci când este iradiat cu lumină, se transformă într-o formă cis curbată teșită, un fragment curbat. Acest lucru duce și la faptul că ordinea în sistem scade semnificativ și, așa cum am văzut mai devreme în timpul încălzirii, tot în timpul iradierii, dimensiunile geometrice scad, forma peliculei se modifică, în acest caz observând o reducere.
În timpul iradierii pot fi realizate diferite tipuri de deformații de îndoire, adică o astfel de îndoire a filmului poate fi realizată atunci când este iradiată cu lumină UV. Când este expus la lumină vizibilă, se observă izomerizarea inversă cis-trans și acest film se extinde. Sunt posibile tot felul de opțiuni - acest lucru poate depinde de polarizarea luminii incidente. Vorbesc despre asta pentru că acum este un domeniu de cercetare destul de popular în polimerii cu cristale lichide. Ei chiar reușesc să facă unele dispozitive pe baza acestui lucru, dar până acum, din păcate, timpii de tranziție sunt destul de lungi, adică viteza este scăzută și, prin urmare, este imposibil să vorbim despre vreo utilizare anume, dar, cu toate acestea, acestea sunt astfel de mușchi creați artificial, care acționează, funcționează atunci când temperatura se schimbă sau când sunt expuși la lumină de diferite lungimi de undă. Acum aș vrea să vorbesc puțin despre munca mea direct.
Care este scopul muncii mele, laboratorul nostru. Am vorbit deja despre avantajul copolimerizării, despre posibilitatea de a combina fragmente complet diferite într-un singur material polimer, iar sarcina principală, abordarea principală pentru crearea unor astfel de polimeri cu cristale lichide multifuncționale diferiți, este copolimerizarea unei largi varietati de monomeri funcționali. care pot fi mezogene, adică responsabile de formarea unei faze de cristal lichid, chirale (despre chiralitate voi vorbi mai târziu), fotocromatice, adică sunt capabile să se schimbe sub acțiunea luminii, electroactive, care poartă o mare moment dipol și se pot reorienta sub acțiunea câmpului, sunt posibile diverse tipuri de grupe funcționale care pot, de exemplu, interacționa cu ionii metalici și sunt posibile variații de material. Și aceasta este o macromoleculă atât de ipotetică în formă de pieptene, dar, în realitate, obținem copolimeri dubli sau ternari care conțin diferite combinații de fragmente și, în consecință, putem schimba proprietățile optice și alte proprietăți ale acestor materiale cu influențe diferite, de exemplu, lumină și câmp electric. Un astfel de exemplu este combinația dintre chiralitate și fotocromism.
Am vorbit deja despre mezofaza colesterică - adevărul este că o structură moleculară elicoidală se formează cu un anumit pas de helix, iar astfel de sisteme au o reflectare selectivă a luminii datorită unei astfel de periodicități. Acesta este un desen schematic al unei secțiuni de film: o anumită pasă a spiralei și faptul este că reflexia selectivă este legată liniar de pasul spiralei - proporțional cu pasul spiralei, adică prin schimbarea pasului spiralei într-un fel sau altul, putem schimba culoarea filmului, lungimea de undă a reflexiei selective. Ce cauzează o astfel de structură cu un anumit grad de răsucire? Pentru a se forma o astfel de structură, este necesar să se introducă fragmente chirale în faza nematică.
Chiralitatea moleculară este proprietatea moleculelor de a fi incompatibile cu imaginea lor în oglindă. Cel mai simplu fragment chiral pe care îl avem în fața noastră sunt cele două palme. Sunt aproximativ o imagine în oglindă unul a celuilalt și nu sunt comparabile în niciun fel. Chiralitatea moleculară introduce în sistemul nematic capacitatea de a se răsuci, de a forma o spirală. Trebuie spus că încă nu există o teorie inteligibilă, bine explicativă, a răsucirii în spirală, dar, cu toate acestea, se observă.
Există un parametru important, nu mă voi opri asupra lui - aceasta este forța de răsucire și s-a dovedit că forța de răsucire - capacitatea fragmentelor chirale de a forma o structură elicoidală - depinde puternic de geometria fragmentelor chirale.
Am obținut copolimeri chiral-fotocromici care conțin un fragment mezogen (reprezentat printr-o tijă albastră) - este responsabil de formarea unei faze de cristal lichid de tip nematic. S-au obținut copolimeri cu fragmente chiral-fotocromatice care, pe de o parte, conțin o moleculă (grup) chirală, și, pe de altă parte, un fragment care este capabil de fotoizomerizare, adică de a modifica geometria sub acțiunea lumină, iar prin iradierea unor astfel de molecule, inducem izomerizarea trans-cis, modificăm structura fragmentului fotocromic chiral și - ca urmare - capacitatea acestuia de a induce eficiența inducerii unui helix colesteric, adică în acest fel poate, de exemplu, derula spirala colesterică sub acțiunea luminii, o putem face reversibil sau ireversibil. Cum arată experimentul, ce putem implementa?
Avem o secțiune dintr-un film colesteric dintr-un polimer colesteric. Îl putem iradia folosind o mască și inducem local izomerizarea, în timpul izomerizării, structura fragmentelor chirale se modifică, capacitatea lor de răsucire scade și se observă desfășurarea helixului la nivel local, iar din moment ce se observă desfășurarea helixului, putem modifica lungimea de undă a reflexiei selective a culorii, adică filme color.
Probele care au fost obținute în laboratorul nostru sunt probe de polimer iradiate printr-o mască. Putem înregistra diferite tipuri de imagini pe astfel de casete. Acest lucru poate fi de interes aplicat, dar aș dori să observ că accentul principal în munca noastră este studiul influenței structurii unor astfel de sisteme asupra designului molecular, asupra sintezei unor astfel de polimeri și asupra proprietăților unor astfel de sisteme. . În plus, am învățat nu numai să controlăm lumina, lungimea de undă a reflexiei selective, ci și să controlăm electricitatea. De exemplu, putem înregistra un fel de imagine color și apoi, prin aplicarea unui câmp electric, să-l schimbăm cumva. Datorită versatilității unor astfel de materiale. Astfel de tranziții - derularea-învârtirea spiralei - pot fi reversibile.
Depinde de structura chimică specifică. De exemplu, putem determina ca lungimea de undă a reflexiei selective (de fapt, culoarea) să depindă de numărul de cicluri de scriere-ștergere, adică, atunci când este iradiată cu lumină ultravioletă, desfășurăm spirala, iar filmul se transformă din verde în roșu. , iar apoi îl putem încălzi la o temperatură de 60 ° și inducem spin invers. În acest fel, pot fi realizate multe cicluri. In concluzie, as vrea sa revin putin la aspectul estetic al cristalelor lichide si polimerilor cu cristale lichide.
Am arătat și am vorbit puțin despre faza albastră - o structură complexă, foarte interesantă, sunt încă studiate, acolo sunt introduse nanoparticule și se uită la ce se schimbă acolo, iar în cristalele lichide cu greutate moleculară mică această fază există în unele fracțiuni de grade (2 ° -3 °, dar nu mai mult), sunt foarte instabile. Este suficient să împingeți ușor proba - și această textura frumoasă, un exemplu din ea este prezentat aici, este distrusă, iar în polimeri în anii 1994-1995 am reușit, încălzind peliculele pentru o lungă perioadă de timp, ardând la anumite temperaturi, să vezi astfel de texturi frumoase de faze albastre colesterice și a reușit fără trucuri (fără a folosi azot lichid) doar să răcești aceste filme și să observi aceste texturi. Mai recent, am găsit aceste mostre. Au trecut deja 15 ani – iar aceste texturi au rămas absolut neschimbate, adică structura vicleană a fazelor albastre, ca unele insecte străvechi în chihlimbar, a rămas fixă de mai bine de 10 ani.
Acest lucru, desigur, este convenabil din punct de vedere al cercetării. Îl putem pune într-un microscop cu forță atomică, studiem secțiuni ale unor astfel de filme - este convenabil și frumos. Asta e tot pentru mine. Aș dori să mă refer la literatură.
Prima carte a lui Anatoly Stepanovici Sonin, am citit-o acum mai bine de 20 de ani, în 1980, la editura Centaur and Nature, apoi, pe când încă eram școlar, m-am interesat de cristalele lichide și s-a întâmplat ca Anatoly Stepanovici Sonin. a fost un recenzor al tezei mele. O publicație mai modernă este un articol al consilierului meu științific Valery Petrovich Shibaev „Cristale lichide în chimia vieții”. Există o cantitate imensă de literatură în limba engleză; Dacă există interes și dorință, poți găsi chiar tu o mulțime de lucruri. De exemplu, cartea lui Dirking Texturi de cristal lichid. Recent am găsit o carte care se concentrează pe aplicarea cristalelor lichide în biomedicină, așa că dacă cineva este interesat de acest aspect anume, atunci o recomand. Există un e-mail pentru comunicare, o să vă răspund mereu cu plăcere la întrebări și poate vă trimit câteva articole dacă există un astfel de interes. Vă mulțumim pentru atenție.
Discuție prelegere. Partea 2
Alexey Bobrovsky: A fost necesar să se arate ceva chimie specifică. Aceasta este omisiunea mea. Nu, aceasta este o sinteză organică în mai multe etape. Se iau unele substanțe simple, în baloane seamănă cu bucătăria chimică, moleculele în cursul unor astfel de reacții sunt combinate în substanțe mai complexe, sunt eliberate aproape în fiecare etapă, sunt analizate cumva, acordul structurii pe care dorim să o obținem. se stabilește cu acele date spectrale pe care ni le oferă instrumentele, astfel încât să fim siguri că aceasta este substanța de care avem nevoie. Aceasta este o sinteză secvenţială destul de complexă. Desigur, polimerii cu cristale lichide sunt o sinteză și mai intensivă în muncă. Se pare că pulberile portocalii sunt făcute din diverse pulberi albe. Polimerul cu cristale lichide arată ca o bandă elastică sau este o substanță solidă sinterizată, dar dacă o încălziți, faceți o peliculă subțire (este posibil când este încălzită), atunci această substanță de neînțeles dă imagini frumoase la microscop.
Boris Dolgin: Am o întrebare, poate din altă sferă, de fapt, poate mai întâi Leu, apoi eu, ca să nu mă abat de la partea propriu-zisă.
Lev Moskovkin: Chiar m-ai fascinat cu prelegerea de azi, pentru mine aceasta este descoperirea a ceva nou. Întrebările sunt simple: cât de mare este forța musculară? Pentru ce lucrează? Și din ignoranță, ce este textura, cu ce diferă de structură? După prelegerea ta, mi se pare că tot ceea ce este aranjat în viață, totul se datorează cristalelor lichide, există și mult reglat de lumină și de un impuls slab. Mulțumesc foarte mult.
Alexey Bobrovsky R: Desigur, nu se poate spune că totul este reglat de cristale lichide, desigur că nu este. Există diferite forme de auto-organizare a materiei, iar starea de cristal lichid este doar una dintre astfel de forme de auto-organizare. Cât de puternici sunt mușchii polimeri? Nu cunosc caracteristicile cantitative, în comparație cu dispozitivele existente pe bază de fier, aproximativ vorbind, desigur, nu sunt atât de puternice, dar vreau să spun că vestele antiglonț moderne, de exemplu, conțin material Kivlar - o fibră care are o structură de cristal lichid tip lanț principal, polimer cu grupări mezogene în lanțul principal. În cursul producerii acestei fibre, macromoleculele sunt trase de-a lungul direcției tragerii și este asigurată o rezistență foarte mare, ceea ce face posibilă realizarea de fibre puternice pentru armătură, actuatori sau mușchi în curs de dezvoltare, dar forțele foarte slabe pot fi realizat acolo. Diferența dintre textură și structură. Textura este un concept care este folosit de oamenii care sunt angajați în covoare, design de lucruri, unele lucruri vizuale, design artistic, adică, în primul rând, este un aspect. Din fericire, textura cristalelor lichide, adică tabloul caracteristic, ajută foarte mult la determinarea structurii unui cristal lichid, dar acestea sunt, de fapt, concepte diferite.
Oleg Gromov, : Ai spus că există structuri polimerice cu cristale lichide care au efect fotocromic și sensibilitate electrică și magnetică. Întrebarea este. De asemenea, în mineralogie se știe că în anii 1950 Chukhrov a descris formațiuni cristaline lichide cu compoziție anorganică și se știe că există polimeri anorganici, respectiv, întrebarea este: există polimeri cristalini lichid anorganici și, dacă da, este posibil ca ei să îndeplinească aceste funcții și cum sunt ele implementate în acest caz?
Alexey Bobrovsky: Răspunsul este mai degrabă nu decât da. Chimia organică, capacitatea carbonului de a forma o varietate de compuși diferiți, a făcut posibilă realizarea unui design colosal de diferite tipuri de cristale lichide cu greutate moleculară mică, compuși polimerici și, în general, prin urmare, putem vorbi despre un fel a diversităţii. Acestea sunt sute de mii de substanțe de polimeri cu greutate moleculară mică, care pot da o fază lichidă cristalină. In cazul polimerilor anorganici, nu stiu, singurul lucru care imi vine in minte sunt niste suspensii de oxid de vanadiu, care par si polimeri, iar structurile lor nu sunt de obicei stabilite exact, iar asta se afla in stadiul de cercetare. S-a dovedit a fi puțin departe de „mainstreamul” științific principal, când toată lumea lucrează la proiectarea cristalelor lichide organice obișnuite și chiar pot exista formațiuni de faze de cristal lichid liotrop, când faza este indusă nu de o schimbare. în temperatură, dar în primul rând prin prezența unui solvent, adică acestea sunt de obicei nanocristale de formă neapărat alungită, care datorită solventului pot forma o ordine de orientare. Oxidul de vanadiu special preparat oferă acest lucru. Alte exemple, poate, nu știu. Știu că există mai multe astfel de exemple, dar a spune că acesta este un polimer nu este în întregime corect.
Oleg Gromov, Institutul de Biochimie și Chimie Analitică al Academiei Ruse de Științe: Și atunci cum să luăm în considerare formațiunile de cristale lichide descoperite de Chukhrov și alții în anii 50?
Alexey Bobrovsky: Nu stiu, din pacate, aceasta zona este departe de mine. Din câte știu, mi se pare că este imposibil să vorbesc cu siguranță despre starea lichid cristalină, deoarece cuvântul „lichid”, să fiu sincer, nu se aplică polimerilor care sunt în stare sticloasă. Este incorect să spui că aceasta este o fază de cristale lichide, este corect să spui „fază de cristale lichide înghețate”. Probabil, asemănarea, o ordine degenerată, când nu există o ordine tridimensională, dar există o ordine bidimensională - acesta este probabil un fenomen general și, dacă cauți, poți găsi o mulțime de unde să o găsești. Dacă trimiteți link-uri către astfel de lucrări pe e-mailul meu, vă voi fi foarte recunoscător.
Boris Dolgin: Este foarte bine când cineva reușește să devină o altă platformă în care oamenii de știință de diferite specialități pot ține legătura.
Alexey Bobrovsky: Este foarte drăguț
Voce din sală: O altă întrebare de amator. Ai spus că polimerii cu cristale lichide fotocromatice au un răspuns relativ lent la o schimbare a mediului. Care este viteza lor aproximativă?
Alexey Bobrovsky: Vorbim despre un răspuns în câteva minute. În cazul expunerii puternice la lumină la filme foarte subțiri, oamenii obțin un al doilea răspuns, dar până acum totul este lent. Există o astfel de problemă. Sunt efecte care au legătură cu altceva (nu am vorbit despre asta): avem o peliculă polimerică și sunt fragmente fotocromatice în el și putem acționa cu lumină polarizată de intensitate suficientă, iar această lumină poate provoca difuzie rotațională. , adică rotația acestor molecule perpendicular pe planul de polarizare - există un astfel de efect, a fost descoperit demult inițial, acum este și el investigat, și fac și asta. Cu o intensitate a luminii suficient de mare, efectele pot fi observate în milisecunde, dar de obicei acest lucru nu este asociat cu o modificare a geometriei filmului, este în interior, în primul rând, modificările proprietăților optice.
Alexey Bobrovsky: A existat o încercare de a realiza material pentru înregistrarea informațiilor și au existat astfel de evoluții, dar, din câte știu, astfel de materiale nu pot concura cu înregistrarea magnetică existentă, alte materiale anorganice, așa că interesul s-a stins cumva în această direcție, dar asta nu înseamnă că nu va reporni din nou.
Boris Dolgin: Apariția, să zicem, de noi cerințe din cauza a ceva.
Alexey Bobrovsky: Latura utilitară a lucrurilor nu mă interesează prea mult.
Boris Dolgin: Întrebarea mea este parțial legată de el, dar nu despre cum îl puteți folosi, este puțin utilitarist din punct de vedere organizațional. În zona în care lucrezi la departamentul tău și așa mai departe, ai, din câte am spus, proiecte comune, comenzi de la niște structuri de afaceri etc. Cum este aranjată în general interacțiunea în acest domeniu: savantul-cercetător, relativ vorbind, un inventator/inginer sau inventator, și apoi un inginer, poate subiecți diferiți, apoi, relativ vorbind, un fel de antreprenor care înțelege ce să facă cu el, poate, dar acest lucru este puțin probabil, un investitor care este gata să dea bani unui antreprenor pentru a putea implementa acest proiect inovator, așa cum se spune acum? Cum este aranjat acest lanț în mediul tău în măsura în care ai intrat cumva în contact cu el?
Alexey Bobrovsky: Până acum nu există un astfel de lanț și nu se știe dacă va exista unul. În principiu, forma ideală de finanțare este modul în care este finanțată știința fundamentală convențională. Daca luam ca baza RFBR si tot ce s-a discutat de multe ori, pentru ca personal nu as vrea sa fac ceva asa aplicat, o comanda.
Boris Dolgin: De aceea vorbesc despre diferite subiecte și în nici un caz nu spun că un om de știință ar trebui să fie și inginer și antreprenor și așa mai departe. Vorbesc doar despre diferite subiecte, despre cum poate fi configurată interacțiunea, cum, probabil, interacțiunea funcționează deja.
Alexey Bobrovsky R: Primim diverse propuneri din exterior, dar acestea sunt în principal firme din Taiwan, Coreea, Asia, pentru diferite tipuri de lucrări legate de utilizarea polimerilor cu cristale lichide pentru diverse aplicații de afișare. Am avut un proiect comun cu Philips, Merck și alții, dar acesta se încadrează în cadrul unui proiect comun - facem o parte a unor lucrări de cercetare și o astfel de producție sau rezultate intelectuale sub formă de mostre de polimer fie are o continuare, fie nu, dar cel mai adesea se încheie cu un schimb de opinii, un fel de dezvoltare științifică, dar aceasta nu a ajuns încă la nicio aplicație. Serios, nu poți spune.
Boris Dolgin: Sunteți însărcinat pentru un fel de cercetare, dezvoltarea unei opțiuni, a unei idei.
Alexey Bobrovsky: În general, da, asta se întâmplă, dar nu îmi place această formă de muncă (sentimentul meu personal). Orice mi-a venit în minte, fac cât de mult pot, și nu pentru ca cineva să spună: „Fă așa și așa film cu asemenea proprietăți”. Nu sunt interesat.
Boris Dolgin: Imaginați-vă o persoană care este interesată. Cum ar putea el, el, care este interesat să-ți rafineze ideile științifice generale pe care le-ai primit din interesul tău altruist, de fapt științific, cum ar putea interacționa cu tine în așa fel încât să fie cu adevărat interesant pentru amândoi? Ce este organigrama?
Alexey Bobrovsky: Îmi este greu să răspund.
Boris Dolgin: Seminarii generale? Ce ar putea fi? Nu există astfel de încercări - un fel de ingineri? ..
Alexey Bobrovsky: În cadrul unui proiect comun, totul poate fi realizat. Un fel de interacțiune este destul de posibilă, dar probabil că nu am înțeles prea bine întrebarea, care este problema?
Boris Dolgin: Până acum, problema este lipsa de interacțiune între diferitele tipuri de structuri. Se reduce pe tine ca om de știință sau se reduce să faci lucruri pe care s-ar putea să nu vrei să le faci. Aceasta e problema.
Alexey Bobrovsky: Este o problemă de subfinanțare colosală
Boris Dolgin: Imaginează-ți că vor fi finanțări suplimentare, dar nevoia de dezvoltare tehnică nu va dispărea din asta. Cum poți trece de la tine la tehnologie într-un mod care să te mulțumească?
Alexey Bobrovsky: Adevărul este că știința modernă este destul de deschisă, iar ceea ce fac eu, public - și cu cât mai devreme, cu atât mai bine.
Boris Dolgin: Deci sunteți gata să împărtășiți rezultatele, în speranța că cei care au gusturi pot profita de asta?
Alexey Bobrovsky: Dacă cineva îmi citește articolul și are vreo idee, da, îi voi fi doar recunoscător. Dacă din această publicație vor ieși evoluții specifice, vor exista brevete, bani, dar pentru numele lui Dumnezeu. Sub această formă, m-aș bucura, dar, din păcate, în realitate se dovedește că totul există în paralel, nu există o astfel de ieșire. Istoria științei arată că există adesea o întârziere într-o anumită aplicație după o descoperire fundamentală - mare sau mică.
Boris Dolgin: Sau după vreo cerere.
Alexey Bobrovsky: Sau așa.
Lev Moskovkin: Am o întrebare puțin provocatoare. Subiectul pe care l-a ridicat Boris este foarte important. Există aici influența unei anumite mode (asta s-a auzit la una dintre prelegerile de sociologie)? Ai spus că nu e la modă să te ocupi acum de cristale lichide. Acest lucru nu înseamnă că, din moment ce nu sunt tratate, atunci nu sunt necesare, poate că acest interes va reveni și, cel mai important...
Boris Dolgin: Adică, Leul ne readuce la întrebarea mecanismelor modei în știință ca și într-o anumită comunitate științifică.
Lev Moskovkin: De fapt, Ceaikovski a vorbit și despre acest lucru, unde moda este extrem de puternică în toate științele. A doua întrebare: știu foarte bine cum au fost alese autorități în știință care au putut să generalizeze. Puteți publica materialele dvs. cât de mult doriți, eu personal nu dau peste ele, pentru mine acesta este un întreg strat pe care pur și simplu nu l-am cunoscut. Să generalizăm în așa fel încât să înțelegem valoarea acestui lucru pentru înțelegerea aceleiași vieți, pentru a înțelege ce altceva putem face. Mulțumesc.
Boris Dolgin: Nu am înțeles a doua întrebare, dar să ne ocupăm de prima deocamdată - despre moda în știință. Care este mecanismul de ce nu este la modă acum, există vreun pericol în el?
Alexey Bobrovsky: Nu văd niciun pericol. Este clar că problemele legate de finanțare sunt importante, dar, cu toate acestea, mi se pare că în multe privințe știința se bazează acum pe oameni anume care au interese personale specifice, un interes pentru cutare sau cutare problemă. Este clar că condițiile dictează unele restricții, însă, activitatea unor persoane anume duce la faptul că o anumită zonă se dezvoltă, pe măsură ce se dezvoltă totul. În ciuda faptului că se vorbește multe despre faptul că știința a devenit colectivă. Într-adevăr, acum există proiecte mari, uneori destul de reușite, dar, cu toate acestea, rolul individului în istoria științei este uriaș și acum. Gusturile și interesele personale joacă un rol esențial. Este clar că, la fel ca și în cazul cristalelor lichide, această dezvoltare a electronicii a servit ca un mare imbold pentru dezvoltarea cercetării cristalelor lichide, atunci când au realizat că cristalele lichide pot fi folosite și câștigă bani din asta, în mod natural, o mulțime de banii au intrat în cercetare. Este clar că o astfel de conexiune...
Boris Dolgin: Feedback din partea afacerilor și științei.
Alexey Bobrovsky: ...aceasta este una dintre caracteristicile științei moderne, când o comandă vine de la oameni care câștigă bani și produc un produs - și apoi cercetarea este finanțată și, în consecință, există o schimbare a accentului de la ceea ce este interesant la ceea ce este profitabil. Are avantajele și dezavantajele sale, dar așa este. Într-adevăr, acum interesul pentru cristalele lichide s-a secat treptat, deoarece tot ce ar putea fi scos este deja produs și mai rămâne ceva de îmbunătățit. Nu stiu, niciodata nu m-am gandit serios la asta, cu toate acestea, exista diverse tipuri de aplicatii de display, in aplicatii optoelectronice de cristale lichide (lucreaza lumea la asta), ca senzori, pana la faptul ca se lucreaza la posibilitatea folosirii cristalelor lichide ca senzor biologic.molecule. Deci, în general, cred că interesul pur și simplu nu se va usca, în plus, un val mare de cercetări este legat de faptul că au început să dea bani pentru nano. În principiu, există, în ciuda faptului că este o modă atât de populară - pentru a pune nanoparticule în cristale lichide, numărul de lucrări este mare, dar printre ele există lucrări bune și interesante legate de acest subiect, adică ce se întâmplă cu nano-obiectele când intră într-un mediu de cristale lichide ce efecte apar. Cred că dezvoltarea este posibilă în ceea ce privește obținerea a tot felul de dispozitive complexe diferite, ceea ce este asociat cu apariția metamaterialelor care au proprietăți optice foarte interesante - acestea sunt structuri neobișnuite care sunt realizate în diferite moduri în combinație cu cristale lichide, noi optice. efecte și aplicații noi sunt posibile. Acum revizuiesc articole din revista Liquid Crystals, iar nivelul lor scade, iar numărul articolelor bune scade, dar asta nu înseamnă că totul este rău, iar știința cristalelor lichide nu va muri, deoarece aceasta este o subiect foarte interesant. Scăderea interesului nu mi se pare o catastrofă.
Boris Dolgin: Aici trecem în liniște la a doua întrebare adresată nouă de Leu. Dacă pe baza celei existente se naște un fel de teorie fundamental nouă, promițând ceva plus pentru cristalele lichide, se pare că interesul va crește imediat.
Alexey Bobrovsky: Este posibil ca acest lucru să se întâmple.
Boris Dolgin: Din câte înțeleg întrebarea, despre asta vorbim, sunt texte intra-științifice care schimbă treptat ceva în înțelegere, sunt texte inovatoare care se schimbă radical, dar în același timp un fel de interfață între specialiști și societate, constând probabil din aceiași oameni de știință, dar din alte domenii, există unele lucrări de generalizare care ne explică cum să lipim aceste piese într-un fel de imagine de ansamblu. După cum am înțeles, Leo ne-a spus despre asta, întrebând cum alege cineva și cine scrie aceste lucrări de generalizare?
Alexey Bobrovsky: Există un astfel de concept – jurnalismul științific, care nu este foarte dezvoltat la noi, dar există în toată lumea, și îmi pot imagina cât de bine este dezvoltat acolo și, cu toate acestea, există și la noi. Actuala prelegere publică indică, de asemenea, acest lucru.
Boris Dolgin: Nu se poate spune că cineva închide în mod special domeniul de activitate.
Alexey Bobrovsky: Nu, nimeni nu închide nimic, dimpotrivă, toți oamenii de știință normali încearcă din răsputeri să arate lumii ceea ce au făcut: cât mai repede și cât mai accesibil cu putință. Este clar că cineva poate spune bine, și cineva rău, dar pentru asta există jurnaliști științifici care pot servi drept transmițători de informații de la oameni de știință către societate.
Boris Dolgin: În vremea sovietică, exista o literatură populară științifică și mai exista un gen special - ficțiune științifică, parțial colecții de „Căi către necunoscut” la începutul anilor ’60, cărți din seria „Eureka”, una dintre primele postări. -pionierii de război a fost Daniil Danin care a scris în principal despre fizică. O altă întrebare este că încă mai sunt oameni de știință care scriu niște lucrări generalizatoare, popularizează ceva pentru cineva, dar aproape nimeni nu alege cine va scrie și pe cine să citească sau nu. Pomenitul Ceaikovski scrie ceva, cuiva îi place.
Alexey Bobrovsky: Problema, cred, este următoarea. Cert este că în țara noastră există acum catastrofal puțini oameni de știință normali, iar starea științei în sine nu este nicăieri mai rea. Dacă vorbim despre cristale lichide și polimeri cu cristale lichide, atunci acestea sunt laboratoare unice care sunt deja pe moarte. Este clar că în anii 90 a existat un fel de colaps și coșmar, dar, în general, putem spune că nu există o știință a cristalelor lichide în Rusia. Adică – comunitatea științifică, se dovedește că comunic mai des cu oameni care lucrează în străinătate, citesc articole și toate astea, dar practic nu există articole care vin de la noi. Problema este că nu avem știință și nu că nu există lucrări de generalizare în această știință. Este posibil să generalizezi ceea ce se întâmplă în Occident - și asta este bine, dar nu există nicio bază, o legătură importantă, nu există oameni de știință.
Lev Moskovkin: O sa clarific, desi in principiu totul este corect. Faptul este că mereu ne învârtim în jurul subiectului ultimei prelegeri. Concurența în știință între oameni de știință este atât de puternică încât sunt categoric flatat că am văzut-o cu proprii mei ochi și sunt de acord că fiecare om de știință se străduiește să arate lumii realizările sale. Acest lucru este disponibil numai pentru cineva care este o autoritate recunoscută, cum ar fi Timofeev-Resovsky. Asta se făcea pe vremea sovietică - se știe cum - și aici afectează efectul, exemplu care, poate, va explica multe - efectul unui caiet verde care a fost publicat în iad știe unde și nimeni nu-și poate aminti numele a acestei conferințe supranumerare, pentru că nimeni Un jurnal acreditat de VAK acum, un jurnal academic nu ar accepta în principiu o asemenea noutate, dar a dat naștere unei noi științe, s-a transformat în știința geneticii, într-o înțelegere a vieții, iar acest lucru, în general, este deja cunoscut acum. Era în vremea sovietică cu sprijin de sus - Timofeev-Resovsky a fost susținut în plenul Comitetului Central al PCUS din competiția colegilor, altfel ar fi fost mâncat.
Boris Dolgin: Situația în care statul a terminat o parte semnificativă a științei: fără sprijinul altor baze ale statului era imposibil să scape.
Lev Moskovkin:În genetică, există o avalanșă de date pe care nu există cine să le generalizeze, pentru că nimeni nu are încredere în nimeni și nimeni nu recunoaște autoritatea altcuiva.
Boris Dolgin: De ce?! Aveam geneticieni care ascultau de alți geneticieni și discutau cu plăcere.
Alexey Bobrovsky: Nu știu cum se întâmplă în genetică, dar în știința pe care o fac, situația este complet inversă. Oamenii care obțin un nou rezultat interesant încearcă imediat să îl publice cât mai curând posibil.
Boris Dolgin: Cel puțin din interesele concurenței - a marca un loc.
Alexey Bobrovsky: Da. Este clar că s-ar putea să nu scrie unele detalii despre metode și așa mai departe, dar de obicei, dacă scrieți un e-mail, întrebați cum ați făcut-o acolo, este doar foarte interesant, totul este destul de deschis - și...
Boris Dolgin: Conform observațiilor dumneavoastră, știința devine din ce în ce mai deschisă.
Alexey Bobrovsky: Cel puțin trăiesc în era științei deschise și asta e bine.
Boris Dolgin: Mulțumiri. Când biologii moleculari au vorbit cu noi, de obicei se refereau la baze destul de deschise și așa mai departe, recomandate să aplice.
Alexey Bobrovsky: În fizică, există același lucru, există o arhivă în care oamenii pot posta o versiune brută (controversată) a unui articol chiar înainte de a trece recenzia, dar aici este mai mult o luptă pentru viteza publicațiilor decât o prioritate mai rapidă pentru cei. . Nu văd nicio închidere. Este clar că asta nu are nicio legătură cu armata închisă și altele, vorbesc de știință.
Boris Dolgin: Mulțumiri. Mai multe întrebări?
Voce din sală: Nu am o întrebare, ci o sugestie, o idee. Mi se pare că această temă a imaginilor de cristalizare are foarte mult potențial pentru povești despre știință pentru copii și tineri din școli. Poate că are sens să creăm o lecție electronică, cu o durată de 45 de minute, și să o distribuiți școlilor secundare? Acum sunt plăci electronice pe care mulți nu le folosesc, li s-a ordonat să le aibă în școli. Cred că ar fi bine să le arătăm copiilor aceste imagini timp de 45 de minute, apoi, la sfârșit, să explicăm cum se face totul. Mi se pare că ar fi interesant să propun o astfel de temă, să o finanțezi cumva.
Alexey Bobrovsky: Sunt gata să ajut, dacă este ceva. Furnizați, scrieți ceea ce aveți nevoie.
Boris Dolgin: Uimitor. Așa se formează generalizările, așa se ordonează. Bun. Mulțumesc foarte mult. Alte întrebări creative? Poate că a fost dor de cineva, nu vedem, în opinia mea, practic am discutat.
Boris Dolgin R: Există oameni de știință, nu există știință.
Boris Dolgin: Adică este o condiție necesară sau necesară și suficientă?
Alexey Bobrovsky: Da, paguba este ireversibilă, timpul a fost pierdut, este destul de evident și, desigur, sună: „Cum de nu există știință în Rusia?! Cum este? Acest lucru nu poate fi, există știință, există oameni de știință, există articole.” În primul rând, din punct de vedere al nivelului, citesc zilnic reviste științifice. Foarte rar întâlnim articole de autori ruși, realizate în Rusia, despre cristale lichide sau polimeri. Asta pentru că fie nu se întâmplă nimic, fie totul se întâmplă la un nivel atât de scăzut încât oamenii nu pot publica într-o revistă științifică normală, nimeni nu le cunoaște, desigur. Aceasta este o situație absolut teribilă.
Alexey Bobrovsky: Mai mult și mai mult.
Boris Dolgin: Adică problema nu este în autori, problema este în știință.
Alexey Bobrovsky: Da, adică, desigur, nu există o structură perfectă, care să funcționeze bine în Rusia, sau cel puțin să lucreze cumva sub numele de „Știință”. Din fericire, există o deschidere a laboratoarelor care funcționează mai mult sau mai puțin la un nivel normal și sunt implicate în procesul științific general al științei internaționale - aceasta este dezvoltarea capacităților de comunicare prin Internet, în alte moduri, deschiderea granițelor vă permite să nu te simți separat de procesul științific global, dar în interiorul țării există astfel încât, desigur, nu sunt suficienți bani, iar dacă finanțarea este mărită, este puțin probabil ca acest lucru să schimbe ceva, pentru că în paralel cu creșterea finanțării, este necesar să avem ocazia să examinăm acele persoane cărora li se dau acești bani. Poți să dai bani, cineva îi va fura, îi va cheltui pe cine știe ce, dar situația nu se va schimba în niciun fel.
Boris Dolgin R: Strict vorbind, avem o problemă cu puiul și ouăle. Pe de o parte, nu vom crea știință fără finanțare, pe de altă parte, cu finanțare, dar fără comunitatea științifică, care va oferi o piață pentru expertiză, va asigura reputația normală, nu vom putea da acești bani în așa fel. un mod în care ajută știința.
Alexey Bobrovsky: Cu alte cuvinte, este necesar să se atragă expertiză internațională, evaluări de la oameni de știință puternici, indiferent de țara de reședință. Desigur, este necesară trecerea la limba engleză pentru cazurile de atestare legate de apărarea candidatului, doctorat; cel puțin rezumatele trebuie să fie în limba engleză. Acest lucru este destul de evident și va exista o mișcare în această direcție, poate că se va schimba cumva în bine și așa - dacă dați bani tuturor... firesc, oameni de știință puternici care vor primi mai mulți bani - ei, desigur, va funcționa mai eficient, dar cei mai mulți bani vor dispărea și nimeni nu știe unde. Aceasta este opinia mea.
Boris Dolgin: Spune-mi, te rog, ești un tânăr om de știință, dar deja ești doctor în științe, iar tinerii vin la tine în alt sens, studenți, oameni de știință mai tineri. Sunt cei care te urmăresc?
Alexey Bobrovsky: Lucrez la Universitate, și vrând-nevrând, uneori vreau, alteori nu vreau, supraveghez cursuri, studii de diplomă și studii postuniversitare.
Boris Dolgin: Există viitori oameni de știință printre ei?
Alexey Bobrovsky: A avut deja. Sunt oameni care lucrează destul de reușit pe care i-am supravegheat, lucrări de diplomă, de exemplu, care sunt postdoc sau șefi de grupe științifice, desigur, vorbim doar de străinătate. Cei pe care i-am condus și au rămas în Rusia, nu lucrează în știință, pentru că trebuie să-și hrănească familiile, trăiesc normal.
Boris Dolgin R: Mulțumesc, asta este finanțele.
Alexey Bobrovsky: Desigur, finanțarea, salariile nu rezistă controlului.
Boris Dolgin: Încă este privat...
Alexey Bobrovsky: Nu există niciun secret în asta. Rata unui cercetător senior cu minim de candidat la universitate este de cincisprezece mii de ruble pe lună. Orice altceva depinde de activitatea omului de știință: dacă este capabil să aibă granturi internaționale, proiecte, atunci primește mai multe, dar poate conta pe cincisprezece mii de ruble pe lună.
Boris Dolgin: Dar un doctorat?
Alexey Bobrovsky: Încă nu m-au stabilit, încă nu știu exact cât vor da, plus încă patru mii se vor adăuga.
Boris Dolgin: Granturile menționate sunt un lucru destul de important. Abia astăzi am publicat știri trimise de un cercetător interesant, dar când a fost pusă întrebarea despre finanțare, ea a vorbit, în special, despre importanța acestui domeniu și, din nou, ca să nu mai vorbim de publicațiile noastre, ministrul Fursenko spune că supraveghetorii științifici ar trebui să granturi pentru a-și finanța studenții absolvenți și, astfel, pentru a-i motiva financiar.
Alexey Bobrovsky: Nu, așa se întâmplă de obicei într-un grup științific bun, dacă o persoană, precum Valery Petrovici Shibaev, șeful laboratorului în care lucrez, are un nume binemeritat în lumea științifică, există o oportunitate pentru granturi , proiecte. De cele mai multe ori, nu ajung la o rată „nudă” de cincisprezece mii, există întotdeauna unele proiecte, dar nu toată lumea poate, aceasta nu este o regulă generală, motiv pentru care toată lumea pleacă.
Boris Dolgin: Adică liderul trebuie să aibă o autoritate internațională suficient de înaltă și, în plus, să fie în curent.
Alexey Bobrovsky A: Da, de cele mai multe ori. Cred că am avut noroc în multe privințe. Elementul de a intra într-un grup științific puternic a funcționat într-un mod pozitiv.
Boris Dolgin: Aici vedem feedback-ul vechii științe, că a apărut acest grup științific cel mai puternic, datorită căruia ați putut să vă realizați traiectoria. Da, e foarte interesant, mulțumesc. Cer ultimul cuvânt.
Voce din sală: Nu mă prefac că am ultimul cuvânt. Vreau să observ că ceea ce vorbești este absolut de înțeles și nu-l lua ca pe un sport. Vreau să remarc că în prelegerea lui Alexei Savvateev s-a spus că nu există deloc știință în America. Punctul lui de vedere este la fel de convingător argumentat ca și al tău. Pe de altă parte, în Rusia, știința s-a dezvoltat deosebit de rapid atunci când știința nu a plătit deloc, ci a furat în mod activ, a existat așa ceva.
Boris Dolgin: Vorbim despre sfârșitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea?
Boris Dolgin: În Germania?
Boris Dolgin: Și când și-a dezvoltat mai activ științificul...
Voce din sală: În Rusia, nu a lui, dar în Rusia în general, știința s-a dezvoltat cel mai eficient atunci când nu au plătit. Există un astfel de fenomen. Pot să justific, acesta nu este un punct de vedere, Boris, acesta este un fapt. De asemenea, vreau să vă spun destul de responsabil - acesta nu mai este un fapt, ci o concluzie - că speranțele dvs. că expertiza internațională și limba engleză vă vor ajuta sunt zadarnice, pentru că, lucrând în Duma, văd o concurență acerbă pentru proprietate și lobby în Duma pentru legile unilaterale privind drepturile de autor față de America. Toți atribuie un procent uriaș de proprietate intelectuală, nu sunt deloc interesați ca armele noastre să nu fie copiate acolo, o fac ei înșiși.
Boris Dolgin: Înțeleg, problema este...
Alexey Bobrovsky: Armele și știința sunt lucruri paralele.
Voce din sală: Ultimul exemplu: adevărul este că, atunci când Zhenya Ananiev, am studiat biologia împreună cu el, am descoperit elemente mobile în genomul Drosophila, apoi recunoașterea a venit doar după publicarea în revista Chromosomes, dar autoritatea lui Hisin a rupt această publicație, deoarece recenzia a fost așa: „în Rusia întunecată ei nu știu să reproducă ADN-ul”. Mulțumesc.
Boris Dolgin: Ideile despre nivelul cercetării științifice dintr-o anumită țară în absența unui sistem clar rigid de revizuire a articolelor, atunci când folosesc idei generale, reprezintă o problemă.
Alexey Bobrovsky: În ceea ce privește limba engleză, totul este foarte simplu - este o limbă științifică internațională. Orice om de știință angajat în știință, de exemplu, în Germania, un german își publică aproape toate articolele în engleză. Apropo, în Germania se susțin o mulțime de dizertații în engleză, de exemplu, nu vorbesc de Danemarca, Olanda, fie și doar pentru că sunt mulți străini acolo. Știința este internațională. Din punct de vedere istoric, limba științei este engleza.
Boris Dolgin: Așa s-a întâmplat recent, înainte ca limba științei să fie germana.
Alexey Bobrovsky: Relativ recent, dar, cu toate acestea, acum este așa, așa că trecerea la engleză a fost evidentă, cel puțin la nivelul rezumatelor și a lucrurilor de atestare, astfel încât oamenii de știință normali occidentali să poată citi aceste rezumate, să dea feedback, să evalueze, pentru a putea ieși din mlaștina noastră, Altfel, totul se va scufunda complet în nimeni nu știe unde și va rămâne o blasfemie completă. Se întâmplă deja în multe feluri acum, dar trebuie să încercăm cumva să ieșim din această mlaștină.
Boris Dolgin: Deschideți orificiile de ventilație astfel încât să nu existe miros.
Alexey Bobrovsky: Măcar începeți să ventilați.
Boris Dolgin: Bun. Mulțumesc. Aceasta este o rețetă optimistă. De fapt, traiectoria ta inspiră optimism, în ciuda întregului pesimism.
Alexey Bobrovsky: Ne-am abătut din nou de la faptul că ideea principală a prelegerii este să vă demonstrăm cât de frumoase și interesante sunt cristalele lichide. Sper că tot ce am spus va stârni un oarecare interes. Acum puteți găsi o mulțime de informații despre cristalele lichide, în primul rând. Și în al doilea rând, indiferent de orice condiții, oamenii de știință vor exista mereu, nimic nu poate opri progresul științific, asta inspiră și optimism, iar istoria arată că întotdeauna există oameni care avansează știința, pentru care știința este mai presus de toate.
În ciclurile „Prelegeri publice” Polit.ru „și” Prelegeri publice „Polit.ua” au fost:
- Leonard Polishchuk. De ce au murit animalele mari în Pleistocenul târziu? Răspunsul din punct de vedere al macroecologiei
- Miroslav Marinovici. Educația spirituală a Gulagului
- Kiril Eskov. Evoluție și autocataliză
- Mihail Sokolov. Cum este gestionată productivitatea științifică. Experiență în Marea Britanie, Germania, Rusia, SUA și Franța
- Oleg Ustenko. Povestea unei crize neterminate
- Grigori Sapov. manifestul capitalist. Viața și soarta cărții de L. von Mises „Activitatea umană
- Alexandru Irvanets. Deci asta ești, unchiule scriitor!
- Vladimir Katanaev. Abordări moderne ale dezvoltării medicamentelor împotriva cancerului
- Vakhtang Kipiani. Samizdat periodic în Ucraina. 1965-1991
- Vitaly Naishul. Adoptarea culturii de către biserică
- Nikolai Kaverin. Pandemiile de gripă în istoria umanității
- Alexandru Filonenko. Teologia la universitate: o revenire?
- Alexey Kondrashev. Biologie umană evolutivă și protecția sănătății
- Serghei Gradirovski. Provocări demografice moderne
- Alexandru Kislov. Clima trecut, prezent și viitor
- Alexander Auzan, Alexander Paskhaver. Economie: restricții sociale sau rezerve sociale
- Constantin Popadin. Dragoste și mutații dăunătoare sau de ce un păun are o coadă lungă?
- Andrei Ostalsky. Provocări și amenințări la adresa libertății de exprimare în lumea modernă
- Leonid Ponomarev. De câtă energie are nevoie o persoană?
- George Niva. Traduceți întuneric: modalități de comunicare între culturi
- Vladimir Gelman. Autoritarismul subnațional în Rusia modernă
- Viaceslav Lihaciov. Frica și dezgustul în Ucraina
- Evgeny Gontmakher. Modernizarea Rusiei: poziția INSOR
- Donald Boudreau. Politica antitrust în serviciul intereselor private
- Serghei Enikolopov. Psihologia violenței
- Vladimir Kulik. Politica lingvistică a Ucrainei: acțiuni ale autorităților, opinii ale cetățenilor
- Mihail Blinkin. Transport într-un oraș convenabil pentru viață
- Alexey Lidov, Gleb Ivakin. Spațiul sacru al Kievului antic
- Alexey Savvateev. Unde merge economia (și ne conduce)?
- Andrei Portnov. Istoric. Cetăţean. Stat. Experiență de construire a națiunii
- Pavel Plechov. Vulcani și vulcanologie
- Natalia Vysotskaya. Literatura americană contemporană în contextul pluralismului cultural
- Discuție cu Alexander Auzan. Ce este modernizarea în rusă
- Andrei Portnov. Exerciții cu istorie în ucraineană: rezultate și perspective
- Alexei Lidov. Icoană și iconică în spațiul sacru
- Efim Rachevsky. Școala ca lift social
- Alexandra Gnatyuk. Arhitecții ai înțelegerii polono-ucrainene a perioadei interbelice (1918-1939)
- Vladimir Zaharov. Valuri extreme în natură și în laborator
- Serghei Neklyudov. Literatura ca tradiție
- Iakov Gilinsky. Dincolo de interdicție: perspectiva unui criminalist
- Daniel Alexandrov. Straturile mijlocii în societățile post-sovietice de tranziție
- Tatyana Nefedova, Alexander Nikulin. Rusia rurală: compresie spațială și polarizare socială
- Alexandru Zincenko. Nasturi de la Harkov. Tot ce nu ne amintim despre Katyn ucraineană
- Alexandru Markov. Rădăcini evolutive ale binelui și răului: bacterii, furnici, om
- Mihail Favorov. Vaccinuri, vaccinare și rolul lor în sănătatea publică
- Vasili Zagnitko. Activitatea vulcanică și tectonică a Pământului: cauze, consecințe, perspective
- Constantin Sonin. Economia crizei financiare. Doi ani mai tarziu
- Constantin Sigov. Cine caută adevărul? „Dicționar european de filosofii”?
- Mykola Ryabchuk. Transformarea ucraineană post-comunistă
- Mihail Gelfand. Bioinformatică: biologie moleculară între eprubetă și computer
- Constantin Severinov. Ereditatea în bacterii: de la Lamarck la Darwin și înapoi
- Mihail Chernysh, Elena Danilova. Oamenii din Shanghai și Sankt Petersburg: o eră a schimbărilor mari
- Maria Iudkevici. Acolo unde m-am născut, am fost de folos acolo: politica de personal a universităților
- Nikolai Andreev. Studii matematice - o nouă formă de tradiție
- Dmitri Buck. Literatura rusă „modernă”: schimbarea canonului
- Serghei Popov. Ipoteze în astrofizică: de ce materia întunecată este mai bună decât OZN-urile?
- Vadim Skuratovsky. Mediul literar Kiev din anii 60 - 70 ai secolului trecut
- Vladimir Dvorkin. Armele strategice ale Rusiei și Americii: probleme de reducere
- Alexei Lidov. Mitul bizantin și identitatea europeană
- Natalia Yakovenko. Conceptul unui nou manual de istorie ucraineană
- Andrei Lankov. Modernizarea în Asia de Est, 1945-2010
- Serghei Sluch. De ce Stalin avea nevoie de un pact de neagresiune cu Hitler
- Guzel Ulumbekova. Lecții din reformele din Rusia în domeniul sănătății
- Andrei Ryabov. Rezultate intermediare și câteva caracteristici ale transformărilor post-sovietice
- Vladimir Chetvernin. Teoria juridică modernă a libertarismului
- Nikolai Dronin. Schimbările climatice globale și Protocolul de la Kyoto: rezultatele deceniului
- Yuri Pivovarov. Rădăcinile istorice ale culturii politice rusești
- Yuri Pivovarov. Evoluția culturii politice rusești
- Pavel Pechenkin. Cinematograful documentar ca tehnologie umanitară
- Vadim Radaev. Revoluție în comerț: impact asupra vieții și consumului
- Alec Epstein. De ce nu doare durerea altcuiva? Memoria și uitarea în Israel și în Rusia
- Tatiana Chernigovskaya. Cum gândim? Multilingvismul și cibernetica creierului
- Serghei Aleksașenko. Anul crizei: ce s-a întâmplat? ce este facut? la ce să te aștepți?
- Vladimir Pastuhov. Forța respingerii reciproce: Rusia și Ucraina - două versiuni ale aceleiași transformări
- Alexandru Iuriev. Psihologia capitalului uman în Rusia
- Andrei Zorin. Educația umanistă în trei sisteme educaționale naționale
- Vladimir Plungian. De ce lingvistica modernă ar trebui să fie o lingvistică de corpus
- Nikita Petrov. Natura penală a regimului stalinist: temeiuri juridice
- Andrei Zubov. Moduri est-europene și post-sovietice de revenire la statulitatea pluralistă
- Victor Vahshtein. Sfârșitul sociologismului: perspective asupra sociologiei științei
- Evgheni Onishcenko. Sprijinul competitiv al științei: cum se întâmplă în Rusia
- Nikolai Petrov. Mecanica politică rusă și criza
- Alexandru Auzan. Contractul social: o viziune din 2009
- Serghei Guriev. Cum va schimba criza economia mondială și știința economică
- Alexandru Aseev. Academgorodoks ca centre de știință, educație și inovare în Rusia modernă