РАЗДЕЛ 2
Методика проведения эксперимента и обработка результатов измерений
2.1. Метод спектральных исследований ЭЖК фазы
При исследовании толщинных изменений в спектрах ЭЖК фазы использовалась
разработанная в [46] методика сканирования по толщине клиновидного слоя
жидкости. Сканирование проводилось с помощью механического устройства,
позволявшего перемещать кювету, не открывая кюветную камеру, и фиксировать
перемещение с точностью 0,1 мм, что соответствует изменению толщины зазора в
кювете 1—2нм.
Для определения профиля клиновидного зазора проводилось сканирование
монохроматическим световым зондом с длиной волны л0=240 нм в направлении
возрастании толщины воздушного зазора и проводилась запись зависимости
интенсивности проходящего света от положения светового зонда I=f(x) при
перемещении вдоль оси x. Оценка профиля осуществлялась по положениям
интерференционных экстремумов, что позволяло судить о профиле зазора вплоть до
толщины d= л 0/4=60 нм. Для более детальной оценки профиля и для уточнения его
при d<л 0/4 использовалось очевидное соотношение двухлучевой интерференции:
(2.1)
где Id — текущее значение интенсивности при толщине зазора d,
Imax, Imin соответственно значения интенсивностей двух соседних
интерференционных экстремумов.
Рис. 2.1 иллюстрирует восстановление профиля зазора по экстремумам зависимости
I=f(x) .
Рис.2.1. Интерферометрическое определение профиля клиновидного зазора.
а) интерферограмма, б) профиль клиновидного зазора.
Затем по интерферометрически определенному профилю прослойки от ее толщины d в
функции перемещения рассчитывалась зависимость lnI=f(d).
Как правило, эта зависимость в области надежно определяемых толщин клиновидного
зазора кюветы, начиная с 2d?40нм для прослоек нитробензола и анизола между
стандартно гидратированными кварцевыми стеклами имела вид ломаной из двух
прямых. Одна из этих прямых (начинающаяся от точки излома d=2ds, рис.1.4) имеет
коэффициент угла наклона µ?20,8 мкм–1. Независимость величины этого
коэффициента от температуры опыта и совпадение его со значением линейного
коэффициента поглощения объемного нитробензола µизо позволяет утверждать, что,
начиная с d=2ds, в этой части кюветы появляется клиновидная (подобная профилю
кюветы) прослойка изотропной фазы жидкости.
Напротив, меньшая величина углового коэффициента прямой в узкой (2d
после дополнительного гидроксилирования, например, водородным пламенем)
свидетельствует о существовании в этой области препарата только нитробензола с
меньшей, чем µизо, величиной линейного коэффициента поглощения, обусловленной
ориентационной (гомеотропного типа) упорядоченностью молекул жидкости.
Электронно-колебательные спектры нитробензола исследовались в диапазоне частот
Дн=30000ч50000 см–1 (для анизола Дн= 34000ч42000см–1). Для регистрации спектров
использовался спектрофотометр SPECORD–M40. При исследовании спектров ОУПС
использовалась клиновидная кювета, с помощью которой путём сканирования с
определённым шагом можно было регистрировать спектры поглощения при различных
толщинах пристенного слоя (от 10 нм и более). Во всех случаях в пристенном слое
реализовалась гомеотропная ориентация молекул.
ИК спектры поглощения нитробензола были измерены при комнатной температуре в
области 1700ч700 см–1 с помощью инфракрасного спектрометра UR–20 в клиновидной
кювете из фтористого бария. Спектральная ширина щели составляла 4 см–1.
Подробно исследовалось изменение формы асимметричного колебания нитрогруппы
n=1543 см–1 в зависимости от толщины пристенного слоя. Выбор этого колебания
обусловлен тем, что параметры соответствующей полосы ИК поглощения заметно
изменяются при комплексообразовании и при взаимодействии с другими молекулами,
что отмечалось в [82]. Кроме того, эта полоса хорошо изолирована от остальных
полос ИК поглощения и имеет высокую интенсивность.
Концентрационная зависимость формы полос поглощения исследовалась в широком
диапазоне концентраций – от очень малых (С~10–3 моль/л) до чистых жидкостей.
Спектры растворов малых концентраций регистрировались в кюветах толщиной
порядка 100 мкм (кварц) для УФ и 60 мкм (NaCl) для ИК спектров.
2.2. Методика исследования дихроизма интенсивных полос поглощения в пристенных
слоях жидкости
Экспериментальный метод, используемый в работе, был основан на явлении
дихроизма полос электронного спектра молекулярно ориентированной граничной
фазы. В качестве параметров упорядоченности этой фазы, как и в ЖК [42,46], были
выбраны направление преимущественной ориентации длинных осей молекул (директор
L) и степень упорядоченности (параметр дальнего ориентационного порядка) S
[38].
С этими характеристиками связывался структурно чувствительный коэффициент
поглощения света µs, рассматривалось поглощение света ориентационно
упорядоченным ансамблем молекул с двумя неравными моментами перехода
(параллельным и перпендикулярным длинной оси молекулы) и с близкими значениями
частот щ1 и щ2.
Введём молекулярный параметр
(2.2)
где г — угол между дипольным моментом соответствующего электронного перехода и
длинной осью молекулы, и с его помощью запишем проекции вектора дипольного
момента перехода молекулы на оси молекулярной системы координат
(2.3)
В классической статистике коэффициент поглощения света пропорционален квадрату
проекции дипольного момента перехода на направление вектора Е электрического
поля.
(2.4)
где К — константа для данной полосы поглощения,
Pi— дипольный момент перехода i—той молекулы,
Ei— орты электрического вектора поля излучения, а усредн
- Київ+380960830922