Молекулярные механизмы диэлектрической поляризации высокополярного жидкого кристалла

Abstract

Исследованы диэлектрические проницаемости нематической ε, ε, и изотропной εis фаз высокополярного жидкого кристалла 4-цианофенилового эфира 4′-н-октилоксибензойной кислоты в мегагерцовом диапазоне частот электрического поля (105-108 ) Гц, а также анизотропия диэлектрической проницаемости Δε = ε − ε. Выявлены релаксационные процессы и механизмы, отвечающие за них. Вычислены времена релаксации, энергии активации дипольной поляризации и параметры замедления в нематической фазе. Представлена конструкция измерительной ячейки, позволяющая проводить исследования диэлектрической проницаемости ЖК при различных ориентациях директора (обеспечивается магнитным полем) относительно переменного электрического поля с небольшими объемами вещества. Установлено, что дисперсия диэлектрической проницаемости в исследованной области частот электрического поля характеризуется двумя релаксационными процессами с τ ~ 3 ∙ 10−8 с и (τ)в ~ 1,5 ∙ 10−9 с. Механизмы дисперсии обусловлены вращением полярных молекул относительно их коротких и длинных осей соответственно. Дисперсии диэлектрической проницаемости соответствует спектр времен релаксации. Механизмы дисперсии связаны с двумя релаксационными процессами – прецессией молекул по конусу в пределах пространственного угла, допускаемого величиной параметра порядка жидкого кристалла S < 1, и вращением молекул вокруг продольных осей. Времена релаксации, соответствующие этим механизмам, соизмеримы друг с другом. Дисперсия диэлектрической проницаемости в изотропной фазе характеризуется одним релаксационным процессом с τis ~ 6 ∙ 10−9 с. Механизм дисперсии обусловлен вращением молекул вокруг коротких осей.