О причинах вытянутой формы нематических капель (тактоидов) в лиотропных жидких кристаллах

Д.ф.-м.н. А.В. Казначеев (ИНЭОС РАН)

Аннотация

В лиотропных жидких кристаллах (ЖК) наблюдаются жидкие капли нематической фазы (тактоиды), сосуществующие с изотропной фазой. Такие капли имеют необычную вытянутую форму, при этом магнитное поле ориентирует и вытягивает тактоиды.

В рамках континуальной теории предложено теоретическое описание вытянутой формы тактоидов и эффекта магнитного поля с учетом упругой энергии нематической фазы, поверхностной энергии и энергии взаимодействия поля директора с границей тактоида. Показано, что крупные тактоиды вытянуты за счет конкуренции между упругой энергией нематической фазы и поверхностной энергией. Мелкие тактоиды вытянуты за счет конкуренции между поверхностной энергией и энергией сцепления директора с границей тактоида.

Сопоставление теории и экспериментальных результатов измерения размеров тактоидов в лиотропном неорганическом ЖК пятиокись ванадия–вода позволило определить отношение констант упругости К31 нематической фазы и отношение энергии сцепления W к поверхностному натяжению σ в этом ЖК. Из экспериментальных результатов получены оценки W ~ 5·10-3–5·10-2 эрг/см2 и σ ~ 5·10-4 эрг/см2.