Раздел 2.
Материалы и методы исследования
2.1. Объекты исследования
Исходя из цели работы, объекты исследования представляли собой ЖК матрицы,
содержащие добавки различной природы.
В разделе 3 объектом исследования являлись ЖК -композиции, допированные
фотоактивной добавкой биологического происхождения. В качестве базовой ЖК
матрицы были выбраны холестерические матрицы 7 и 8, представляющие собой смесь
холестерической (матрица 5) и нематической (матрица 2) композиций и
различающиеся процентным содержанием нематического компонента. Ниже приведены
составы и условные обозначения ЖК матриц и их компонентов, используемых в
данной работе.
1. Нематические композиции.
Матрица 2 (М2): 4-ЦГКК + 6-ЦГКК (50%:50%)
4-бутилциклогексанкарбоновая кислота (4-ЦГКК)
4-гексилциклогексанкарбоновая кислота (6-ЦГКК)
Использовали 4-ЦГКК и 6-ЦГКК производства Kanto Chemical Co., Inc. (Япония).
2. Холестерические композиции.
В работе использовались холестерические композиции на основе эфиров холестерина
и насыщенных карбоновых кислот (табл. 2.1) общей формулы:
Таблица 2.1.
Используемые в работе холестерилалканоаты
и холестерические ЖК матрицы на их основе:
холестерилалканоаты:
холестерические матрицы:
n=0 – холестерилформиат (ХФ),
n=3 – холестерилбутират (ХБ),
n=4 – холестерилвалерат (ХВ),
n=7 – холестерилкаприлат (ХКл),
n=8 – холестерилпеларгонат (ХП),
n=9 – холестерилкапринат (ХКн),
n=13 – холестерилмиристат (ХМ)
Матрица 5 (М5): ХФ+ХБ+ХП
(30%:5%:65%),
Матрица 7 (М7): М5 + М2 (40%:60%),
Матрица 8 (М8): М5 + М2 (60%:40%).
Все эфиры холестерина были производства ХЗХР (Харьков, Украина) и
использовались после дополнительной перекристаллизации.
В качестве фоточувствительных добавок были выбраны стероидные биомолекулы
группы витамина D производства Fluka (Щвейцария), представляющие собой
немезогенные оптически активные (хиральные) вещества:
провитамин D2 (эргостерин)
провитамин D2 (эргостерин) провитамин D3 (7-дегидрохолестерин)
провитамин D3 (7-дегидрохолестерин)
(ProD2): (ProD3):
витамин D (эргокальциферол) (D2):
витамин D2 (эргокальциферол)
Следует отметить соразмерность и сходство структуры провитаминов D и
производных холестерина, используемых в качестве компонентов холестерических
матриц.
В разделе 4 при изучении влияния стероидов (ProD2, D2, ProD3) на
термодинамические параметры ЖК матриц в качестве модельных холестерических
систем были выбраны некоторые указанные выше одно- и следующие
многокомпонентные матрицы:
Матрица 3 (М3): ХП+ХМ (60%:40%);
Матрица 4 (М4): ХП+ХКн+ХКл (60%:20%:20%);
Матрица 4? (М4evt) – матрица, содержащая эвтектическую концентрацию компонентов
М4: ХП+ХКн+ХКл (59,6%:32,1%:8,3%).
Варьирование температуры раскрутки холестерической спирали М4 осуществляли
путём добавления в неё ХВ и М2.
В разделе 5 в качестве исходной матрицы был выбран типичный представитель
мезогенных органических солей - деканоат свинца Pb(C9H19COO)2, образующий
энантиотропную ионную мезофазу в интервале температрур от 99,60С до 115,20С,
который был использован в ряде работ в качестве компонента бинарных систем
органических солей [э39э39э39].
Деканоат свинца был любезно предоставлен Т.А. Мирной (ИОНХ НАН Украины).
В качестве добавок были выбраны типичные представители термотропных жидких
кристаллов: 4-октилокси-4?цианобифенил (8ОЦБ), холестерилпеларгонат (ХП));
квазимезогены: холестерин (Х), стеариновая кислота (СК); фосфолипид, образующий
лиотропную мезофазу: 1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфохолин (ДПФХ).
8ОЦБ, Х, ХП, СК были производства ХЗХР (Харьков, Украина), ДПФХ - Aldrich
(США).
Для исследования термоиндуцированных превращений в ЖК матрице было использовано
использовали вещество класса хромено[2,3-q]акридинов (ХА), которое было любезно
предоставлено В.С. Манжарой (Институт физики НАН Украины). В качестве ЖК матриц
использовались 4-метокси- и 4-этоксибензилиден-4?-н-бутиланилин производства
ХЗХР (Харьков, Украина) (МББА и ЭББА соответственно):
МББА: R = –OCH3 , ЭББА: R = –ОС2Н5, имеющие следующие температуры фазовых
переходов: Cr –(220С)> N –(440С)> I (МББА), Cr –(370С)> N –(800С)> I (ЭББА).
2.2. Исследование спирального закручивания в холестерических жидких кристаллах
методом спектроскопии селективного отражения
Спиральное закручивание ХЖК определяется шагом холестерической спирали (р) и
обуславливает наличие у ХЖК селективных оптических свойств, в том числе
селективного отражения света. Существует прямая связь между длиной волны
максимума селективного отражения света и шагом холестерической спирали (более
подробно это рассмотрено в разделе 1), поэтому метод спектроскопии селективного
отражения широко применяется для исследования спирального закручивания ХЖК.
Следует отметить, что наиболее четко селективное отражение света проявляется в
том случае, когда исследуемый образец ХЖК представляет собой тонкий слой с
планарной текстурой, т.е. когда ограничивающие поверхности плоской ячейки
перпендикулярны оси холестерической спирали. В этом случае при нормальном
падении света связь между длиной волны максимума селективного отражения (lmax)
и шагом холестерической спирали выглядит следующим образом:
lmax = np
Приготовление ЖК образцов и получения планарной текстуры жидких кристаллов
проводили по отработанной ранее методике [э133э133э135]:
предварительно приготовленная матри