Наукові основи створення нових рефрактивних рідкокристалічних матеріалів для відображення інформації

Abstract

Проведені рентгеноструктурні дослідження віологенних сполук, в яких відсутня взаємо- дія з перенесенням заряду, показали, що плоска будова дипіридилієвого ядра супроводжується наявністю внутрішньо молекулярних контактів ON (2,847 Å; O(1)· N 2,780 Å ). Існування такого роду контактів дає підставу вважати, що взаємодія між π-системою дикатіона і неподіленою електронною парою (НЕП) атомів кисню, що входять до складу як електронодонорних, так і електроноакцепторних груп, у значній мірі обумовлює стабілізацію плоскої структури дипіри- дилієвого ядра даних молекул. Крім того, наявність подібних контактів O N (2,739, 2,743, 2,711 Å відповідно для Cl¯, Br¯, I¯ аніонів) у комплексах з перенесенням заряду, що містять карбок- сильні групи з НЕП, є додатковим до взаємодії з перенесенням заряду посилюючим фактором такої стабілізації. Структурне дослідження віологенної сполуки показало, що за відсутністю перенесення заряду і близьких внутрішньо молекулярних контактів O···N дикатіоне ядро молекули має скру- чену конформацію з кутом розвороту 230 між площинами піридинових кілець. Ці дані підтвер- джують висновок щодо вирішального впливу електронних ефектів на плоску будову дипіриди- лієвого ядра у випадку відсутності взаємодії з перенесенням заряду. Встановлено, що гептилвіологен, вміщений у матрицю ліотропного іонного рідкого кри- стала (ЛІРК), при прикладенні зовнішнього електричного поля (U ≈ 1,5-2,5 В) генерує катіон- радикали, в результаті чого спочатку безбарвний зразок здобуває синє забарвлення. У ході під- вищення напруги (U ≈ 3,0-4,0 В) збільшується концентрація катіон-радикалів, що призводить до утворення димерних асоціатів. Поява димерів у зразку супроводжується зміною його забарв- лення від синього до червоного. Виявлено, що в електронних спектрах поглинання спочатку безбарвний зразок має одну смугу поглинання з λ = 260-270 нм. Утворення катіон-радикалів характеризується наявністю двох смуг поглинання в області 400 нм і 600 нм, а формування димерів супроводжується появою смуг у районі 350 нм і 520 нм. Методом діелектричної спектроскопії оцінена величина товщини приелектродних шарів та електропровідність ЛІРК композиції до і після прикладення електричного поля. Перехід у забарвлений стан супроводжується загальним падінням провідності зразка. З’ясовано, що поглинання іонів Со(ІІ) в деканоатних композиціях з одно і двохвалентними металами відбувається у видимій області довжин хвиль, що є сприятливим для запису голографічної інформації. Встановлено, що іони кобальту в мезофазі і в розплаві деканоатних композицій на основі деканоату свинцю утворюють додекаедричні центросиметричні комплекси. Малокутові рентгенівські дослідження показали, що кристал і мезофаза ІРК композиції Pb,Co|C9H19COO характеризуються бішаровим упорядкуванням молекул. Структура мезофази – смектік А. Різність товщини бішарів у мезофазі і кристалі пояснюється стисненням електроста- тичних шарів, яке відбувається при фазовому перетворенні кристал – рідкий кристал. Розрахо- вана кореляційна довжина смектичного впорядкування. Встановлено, що в діелектричних спектрах термотропних іонних рідких кристалів (ТІРК) спостерігається діелектрична релаксація, яка описується рівнянням Коул-Коула. Як і у випадку класичних молекулярних термотропних рідких кристалів, даний тип релаксації обумовлений обміном зарядів на межі електрод – іонний рідкий кристал. Отримана температурна залежність провідності зразків у ізотропному розплаві і мезофазі. Встановлено, що провідність іонних рідких кристалів на чотири порядки більша провідності класичних молекулярних рідких кристалів. Здійснено запис динамічних голограм на ІРК зразках з домішками віологенів та на зразках іонних смектичних стекол деканоату кобальту. Дифракційна ефективність першого дифракційного порядку сягала 6% при кімнатній температурі. З’ясовано, що іонні смектичні стекла є дуже стабільними і проявляють стабільні голографічні характеристики. Вони мають швидкі часи теплової релаксації в порівнянні з іншими комірками на основі органічних сполук.