Вивчення холестеричних (нематичних) рідких кристалів, котрі індуковані фоточутливими хіральними домішками (ізомерами вітаміну Д та спорідненими сполуками), а також вплив структурної модифікації домішок на величину кроку холестеричної спіралі та її знак.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРідкокристалічний стан речовини притаманний різним типам органічних сполук і характеризується наявністю дальнього орієнтаційного порядку молекул речовини, як це властиво для твердих кристалів, та відсутністю трансляційного порядку центрів мас молекул, як у випадку ізотропних рідин. Найбільш перспективними в цьому плані є рідкокристалічні матеріали, в яких холестерична фаза індукована хіральними домішками, тому їх пошуки, синтез та дослідження викликають інтерес науковців і технологів. Відомо, що рідкі кристали проявляють свої властивості в повній мірі лише тоді, коли їх молекули утворюють монокристалічний шар, і тому дослідження різноманітних методів орієнтації рідких кристалів на твердих поверхнях є цікавими і перспективними як з точки зору фундаментальної фізичної хімії поверхні, так і для практичних цілей, наприклад, в технології виробництва рідкокристалічних пристроїв, зокрема дисплеїв. Реалізація поставленої мети вимагала вирішення таких задач: Зясувати здатність ізомерів вітаміну Д та споріднених сполук індукувати холестеричну фазу в нематичних рідких кристалах, прозорих в УФ спектральному діапазоні 230-350нм, визначити знак та величину кроку індукованої холестеричної спіралі. Застосовано такі методи дослідження, як: поляризаційна мікроскопія - для ідентифікації текстур рідких кристалів та спостережень за динамікою наведення холестеричної фази під час розчинення кристалів стероїдів в нематичному РК; метод Кано-Гранжана (метод клину) - для визначення кроку та знаку індукованої холестеричної спіралі та ефектів УФ опромінення; абсорбційна УФ спекроскопія - для спостереження спектральної кінетики фотоперетворень біостероїдів; атомно-силова мікроскопія (АСМ) - для виявлення впливу УФ опромінення на мікрорельєф полімерних плівок; метод вимірювання твіст-кута в комбінованих РК комірках - для визначення енергії зчеплення між молекулами РК та орієнтуючої поверхні підкладки; інтерференційний метод - для визначення товщини комірок; вимірювання пропускання рідкокристалічних комірок при різноманітних напругах - для вивчення електрооптичних ефектів; вимірювання посадочної площі адсорбованої молекули (площа, яку займає одна молекула в моношарі) при нанесенні плівок Ленгмюра-Блоджетт - для оцінки орієнтації адсорбованих молекул стероїдів на твердій підкладці.У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі досліджень, визначено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, подано інформацію про апробацію роботи і публікації автора, а також коротко викладено зміст дисертації за розділами. Перший розділ містить оригінальні дослідження з індукування холестеричної фази стероїдними біомолекулами, яким передує короткий огляд робіт [8-11] з дослідження впливу структурних модифікацій стероїдних молекул на властивості власних холестеричних РК. Досі поза увагою вчених залишались дослідження впливу структури стероїдних біомолекул на індуковану холестеричну фазу у нематичних РК, а також ефекти УФ опромінювання, що і стало предметом дослідження дисертаційної роботи. Для дослідження ефектів УФ опромінювання на індуковану холестеричну фазу РК матриця повинна задовольняти такі вимоги: бути прозорою в області смуги поглинання фоточутливих стероїдних домішок (250?310нм), бути фото-і термостабільною (принаймні в інтервалі температур 10?400С) та бути добрим розчинником для молекул стероїдів, наведених у табл.1. Спроможність хіральних молекул (табл.1) індукувати холестеричну фазу при їх розчиненні у вибраних нематиках досліджувалась методом поляризаційної мікроскопії.Виявлений помітний вплив мікросередовища на ефективність цис-транс ізомеризації превітаміну Д в вищезгаданих системах [10, 11] було віднесено за рахунок зміщення конформаційної рівноваги превітаміну Д, що зумовлено обмеженням його конформаційної рухливості. Із порівняння спектральних кінетик фотореакції у розчині і РК матриці (рис.3) та беручи до уваги співвідношення індивідуальних спектрів поглинання фотоізомерів (рис.2б), можна зробити висновок про значно більшу концентрацію утворюваного транс-ізомеру - тахістерину в РК матриці. Залежність оберненого кроку спіралі для хіральної домішки 7-ДГХ від часу опромінювання зображено на рис.4, із якого видно, що дія УФ радіації призводить до збільшення кроку спіралі, що, очевидно, зумовлено утворенням фотоізомерів із нижчою закручуючою здатністю або фотопродуктів, індукуючих спіраль протилежного знаку, що при довготривалій експозиції призводить до повної розкрутки холестеричної спіралі з переходом у нематичний РК. На основі зменшення кількості смуг Кано-Гранжана (у клиноподібній РК комірці) та збільшення концентрації утворюваного превітаміну Д in vitro (розчин етанолу) від часу сонячного опромінювання (рис.5а,б), та отриманої лінійної залежності (рис.