Введение
1 Сегнетоэлектричество в жидких кристаллах 20
1.1 Основные положения 20
1.2 История открытия сегнетоэлектрической, антисегнетоэлектрической и промежуточных фаз в наклонных смектиках 30
2 Статистическая теория наклонных смектических состояний 48
2.1 Свободная энергия наклонных смектических состояний 48
2.1.1 Базовые положения статистической теории 48
2.1.2 Молекулярная модель 51
2.1.3 Линейные электростатические взаимодействия 53
2.1.4 Дисперсионные взаимодействия 58
2.1.5 Поляризационно зависящая свободная энергия 61
2.1.6 Поляризационно независящая свободная энергия 67
2.1.7 Заметки о неполярном двуосном упорядочении 69
2.2 Теория возмущения для наклонных смектических фаз с геликоидальным вращением 70
2.2.1 Формулировка задачи в случае отсутствия неполярного двуосного упорядочения 70
2.2.2 Два типа решений 78
2.3 "Тонкая настройка" свободной энергии вблизи фазового перехода между смектиками С и А: альфа-фаза и фаза де Ври 82
2.4 Фазовые диаграммы 90
2.5 Нахождение фазовых последовательностей для реальных ЖК веществ 106
2.6 Основные выводы статистической теории 110
3 Влияние электрического поля на последовательность наклонных смектических состояний 114
3.1 Вводные замечания 114
3.2 Модификация свободной энергии наклонного смектического состояния в присутствии электрического поля 121
3.3 Воздействие однородного электрического поля, параллельного смектическим слоям 126
3.3.1 Теория возмущения для описания геликоидального вращения в присутствии электрического ПОЛЯ 126
3.3.2 Фазы со слабым геликоидальным вращением: процесс раскрутки спирали 129
3.3.3 Спиральное состояние фаз со слабым геликоидальным вращением: знак двулучепреломления 138
3.3.4 Состояние с раскрученной спиралью фаз, изначально обладавших слабым геликоидальным вращением: ориентация плоскости наклона 142
3.3.5 Одноосная фаза с сильным геликоидальным вращением 148
3.4 Основные выводы о влиянии электрического поля на последовательность наклонных смектических состояний 150
4 Происхождение спонтанной поляризации и наклона в смектических жидких кристаллах, образованных молекулами с изогнутым ядром. 158
4.1 Вводные замечания 158
4.2 Молекулярная модель 159
4.3 Структура идеального смектика, образованного молекулами с изогнутым ядром 166
4.3.1 Общие замечания и выражения 166
4.3.2 Минимальное расстояние между молекулами с изогнутым ядром 167
4.3.3 Дисперсионное взаимодействие 170
4.3.4 Диполь-дипольное взаимодействие 172
4.3.5 Фазовая диаграмма 174
4.4 Основные выводы главы 178
5 Теория упругости и вязкости для наклонных смектических состояний 183
5.1 Вводные замечания 183
5.2 Метод аппроксимации внутренней энергии 185
5.2.1 Аппроксимация внутренней энергии отдельного смектического слоя 185
5.2.2 Аппроксимация взаимодействия соседних смектических слоев 188
5.3 Расчёт коэффициентов упругости 189
5.3.1 Деформация поперечного изгиба Кц и коэффициент VQ 189
5.3.2 Деформации кручения и продольного изгиба (і^22 и .Кзз) и спонтанное закручивание &2 в фазе Sm-C* в отсутствии двуосного упорядочения. Взаимосвязь со среднеполевыми коэффициентами v\, v% и v$ второй главы 193
5.3.3 Влияние упорядочения коротких молекулярных осей на деформации кручения и продольного изгиба. Обобщение выражений для К%ч% К^ и / на случай антисегнетоэлектрической фазы и на случай промежуточных фаз 196
5.4 Динамика переключений и вязкость 204
5.4.1 Оценка времени переключения из антисегнетоэлектрической фазы в сегнетоэлектрическую 204
5.4.2 Вращательная вязкость в случае произвольной наклонной смектической фазы 206
5.5 Основные выводы главы 207
6 Теория перехода из нематического состояния в смектическое 209
6.1 Вводные замечания 209
6.2 Обобщение теории Майера-Заупе на случай перехода из нематической фазы в смектическую 211
6.3 Оценка коэффициентов аппроксимации эффективного потенциала сферическими инвариантами 225
6.3.1 Подход к описанию 225
6.3.2 Разложение по степеням угла (3 интеграла от эффективного потенциала по межмолекулярному расстоянию 228
6.3.3 Разложение по степеням угла /3 второй производной по углу 7 интеграла от эффективного потенциала по межмолекулярному расстоянию 231
6.3.4 Связь разложения по степеням /3 со сферическими инвариантами 233
6.4 Переход Sm-A - Sm-C: происхождение наклона 236
6.4.1 Общие соображения 236
6.4.2 Обобщение теории на случай двуосных молекул 237
6.4.3 Кручение вектора m как причина возникновения наклона в смектиках 242
6.5 Основные выводы главы 249
7 Экспериментальная проверка основных положений данной работы. Практическая значимость результатов 258
7.1 Подтверждение существования новых двуосных промежуточных фаз, предсказанных в данной работе 258
7.1.1 Постановка эксперимента 258
7.1.2 Характерные рисунки контуров двулучепреломления- на фазовой диаграмме "электрическое поле - температура" 266
7.1.3 Доказательство существования новой двуосной промежуточной фазы, не являющейся Sm-Q(l/3) и Sm-C(l/2) 270
7.1.4 Обсуждение результатов раздела 279
7.2 Электроуправляемое двулучепреломление. Перспективы применения сегнетоэлектрических и антисегнетоэлектрических жидких кристаллов в дисплейной технике 283
7.2.1 Вводные замечания 283
7.2.2 Наблюдение двух порогов по электрическому полю в наклонных смектических фазах методом измерения статической диэлектрической восприимчивости 285
7.2.3 Наблюдение двух порогов по электрическому полю в наклонных смектических фазах методом измерения двулучепреломления 291
7.2.4 Причина скачкообразного изменения двулучепреломления в наклонных смектиках 294
7.2.5 Создание нового смектического ЖК, способного создавать три цвета двулучепреломления, переключаемые электрическим полем 300
7.3 Заключительные замечания 303
Основные результаты и выводы диссертации 304
