Przedmiotem badań są głównie chiralne i achiralne związki ciekłokrystaliczne wykazujące bogaty polimorfizm fazowy. Molekuły tych związków charakteryzują się dużą anizotropią kształtu, mają postać wrzecion - ciekłe kryształy kalamityczne.

Jak wyglądają typowe molekuły ciekłych kryształów kalamitycznych?

Molekuła związku achiralnego (tioester o symbolu 10_S5)

Molekuły wybranych związków chiralnych

Badania kalorymetryczne

Jedną z metod, która pozwala na badanie przemian fazowych zachodzących w próbkach polimorficznych jest różnicowa kalorymetria skaningowa DSC (Differential Scanning Calorimetry). Metoda ta pozwala na wyznaczenie temperatur przejść fazowych oraz wartości zmian entalpii i entropii w tych przejściach. Pracownia dysponuje różnicowym kalorymetrem skaningowym Pyris 1 DSC firmy PERKIN-ELMER.

Przykładowe krzywe DSC otrzymane dla związku MHP(F)O(13F)BC

Przykładowe tekstury ciekłych kryształów achiralnych

Obraz cienkiej warstwy ciekłego kryształu widziany pod mikroskopem polaryzacyjnym nazywamy teksturą. Badania zmian tekstur z temperaturą wykonywane są przy użyciu mikroskopu polaryzacyjnego i przystawki termicznej METTLER-TOLEDO F82HT. Obserwacja tekstur wraz ze zmieniającą się temperaturą pozwala na identyfikacje poszczególnych faz.

   

Tekstury kryształu, smektyka J i smektyka B

 

Tekstury smektyka C: wachlarzowa i schlieren

 

Tekstury wachlarzowe smektyka A

 

Tekstury nematyka: nitkowa i schlieren

 

Przejście fazowe nematyk - ciecz izotropowa: granica faz nematyk - ciecz izotropwa, krople nematyka w cieczy izotropowej

Związki chiralne

Pochylone fazy (SmC*, SmI*, SmF*) polarnych związków chiralnych wykazują właściwości ferroelektryczne. Ciekłokrystaliczna faza ferroelektryczna została odkryta przez R. B. Meyera i in. w 1975 r. (R. B. Meyer, L. Liebert, L. Strzelecki, P. Keller, J. Phys. (Paris) Lett. 36, L69, 1975). Obecnie znane są ciekłokrystaliczne fazy ferro-, antyferro- i ferrielektryczne oraz subfazy. Przedmiotem naszych badań są fizyczne właściwości tych faz oraz przejścia fazowe.

Pomiar spontanicznej polaryzacji metodą fali trójkątnej


Przykładowa odpowiedź próbki na trójkątny impus wzbudzający

 


Zależność spontanicznej polaryzacji (Ps) od temperatury

Pomiary dielektryczne

Ciekłe kryształy są dielektrykami o bogatym widmie dielektrycznym. Do badań procesów molekularnych i kolektywnych stosuje się metodę relaksacji dielektrycznej. W wyniku takiego pomiaru otrzymujemy krzywe dyspersji i absorpcji dielektrycznej, zwane widmem dielektrycznym. Przykładowe widma dielektryczne otrzymane dla różnych procesów przedstawiają poniższe rysunki. Punkty są danymi doświadczalnymi a linie ciągłe dopasowanymi krzywymi teoretycznymi zgodnie ze wzorem Cole-Cole:

Δε = εo - inkrement dielektryczny, τ - czas releksacji, α - parametr rozkładu czasu releksacji

diel1.jpg diel2.jpg diel3.jpg

Dwa procesy relaksacyjne w fazie smektycznej antyferroelektrycznej SmCA*

Proces relaksacyjny (mod Golstone'a) w fazie smektycznej ferroelektrycznej SmC*

Proces relaksacyjny (mod miękki) w fazie smektycznej paraelektrycznej SmA*

diel4

Temperaturowa zależność częstości relaksacji ν (ν = 1/2πτ) dla procesów relaksacyjnych występujących w fazach smektycznych: antyferroelektrycznej, ferroelektrycznej i paraelektrycznej