polímeros de cristal líquido. Cristais líquidos e polímeros LCD

MOSCOU, 21 de agosto - RIA Novosti. Funcionários da Faculdade de Química e da Faculdade de Engenharia Física e Química Fundamental da Universidade Estadual de Moscou em homenagem a M.V. Lomonosov, em colaboração com colegas estrangeiros, sintetizou e investigou novos polímeros de cristal líquido sensíveis à luz. O trabalho foi realizado como parte de um projeto apoiado por uma bolsa da Russian Science Foundation, e seus resultados foram publicados na revista Macromolecular Chemistry and Physics.

Cientistas da Universidade Estadual de Moscou, em colaboração com colegas tchecos do Instituto de Física (Praga), sintetizaram e estudaram novos polímeros LC que combinam as propriedades ópticas dos cristais líquidos e as propriedades mecânicas dos polímeros. Tais polímeros podem alterar rapidamente a orientação das moléculas sob a ação de campos externos e ao mesmo tempo são capazes de formar revestimentos, filmes e peças de formas complexas. Uma vantagem importante de tais sistemas sobre os cristais líquidos de baixo peso molecular é que os polímeros LC à temperatura ambiente existem em um estado vítreo que fixa a orientação das moléculas.

Os polímeros LC são compostos de moléculas de alto peso molecular chamadas macromoléculas. Eles têm uma estrutura semelhante a um pente: fragmentos de azobenzeno "duros" sensíveis à luz (C₆H₅N=NC₆H₅) são ligados à cadeia principal de polímero flexível com a ajuda de um "desacoplamento" de moléculas CH2 sequencialmente conectadas. Esses fragmentos tendem a ser ordenados e podem formar vários tipos de "embalagens" - fases de cristal líquido. Quando tais polímeros são expostos à luz, os grupos azobenzeno se reorganizam, fazendo com que as propriedades ópticas dos polímeros mudem. Esses polímeros são chamados fotocrômicos.

Os cientistas prestaram atenção especial aos processos de fotoisomerização e fotoorientação. A fotoisomerização é o rearranjo de ligações dentro de uma molécula de polímero sob a ação da luz. A fotoorientação é uma mudança na orientação de fragmentos duros de azobenzeno (neste caso) sob a ação de luz linearmente polarizada, em cujo feixe a direção das oscilações do campo elétrico é estritamente definida. Durante os ciclos de fotoisomerização sob a ação da luz polarizada, os fragmentos de azobenzeno mudam de ângulo. Isso ocorre até o momento em que sua orientação se torna perpendicular ao plano de polarização da luz incidente, e os fragmentos não são mais capazes de absorver a luz.

Primeiro, cientistas da Universidade Estadual de Moscou, em colaboração com colegas do Instituto de Física da Academia de Ciências da República Tcheca, sintetizaram monômeros, dos quais foram obtidos polímeros LC na Universidade Estadual de Moscou. O comportamento de fase e temperaturas de transições de fase de polímeros foram estudados pelos autores usando microscopia óptica de polarização e calorimetria de varredura diferencial. A estrutura detalhada das fases foi estudada por análise de difração de raios-X na Faculdade de Engenharia Física e Química Fundamental da Universidade Estadual de Moscou.

Um dos autores do artigo, Professor da Academia Russa de Ciências, Doutor em Química, Pesquisador Chefe do Departamento de Compostos Macromoleculares, Faculdade de Química, Universidade Estadual de Moscou em homenagem a M.V. Lomonosov Alexey Bobrovsky: "A fotoisomerização e a fotoorientação abrem grandes perspectivas para a criação dos chamados materiais inteligentes. Eles respondem a várias influências externas e podem ser usados para armazenar, registrar e transmitir informações em dispositivos ópticos de complexidade variável. ser usados na prática "porque são muito caros e sua síntese não é fácil. Por outro lado, nem sempre é possível prever quais sistemas, quando e como encontrarão aplicação", concluiu o cientista.

POLÍMEROS LÍQUIDO-CRISTALINO V. P. SHIBAEV POLÍMEROS Z. i. taEDTSZ Os princípios principais da síntese de LP de cristal líquido EUTNU‚TNLI „UTY‰‡ ТЪ‚ВММ˚I YML‚V TLВЪ. e.Z. Polímeros GUPUMUTU‚‡ talline (LC) combinando as propriedades ópticas únicas de cristais líquidos e polímeros de cristais líquidos macromoleculares. Atenção especial é ry” é compreensível, talvez, apenas para especialistas. No entanto, são precisamente esses compostos que recentemente atraíram a atenção de pesquisadores de vários tipos de campos ópticos passivos que trabalham na química de elementos macromoleculares, compostos eletricamente relacionados e física do estado sólido, meios cristalizados para informografia e química de cristal, biologia e medicina, além de especialistas na indústria eletrônica e sistemas de armazenamento de materiais e tecnologia de materiais poliméricos. bem como a criação de polímeros de cristal líquido (LC) são fibras de super-alta resistência de compostos de alto peso molecular capazes de se transformar em LC sotics sob certas condições (temperatura, pressão, concentração em solução) sob certas condições (temperatura, pressão, concentração em solução). O estado LC dos polímeros é igual ao dos polímeros LC. um estado de fase que ocupa uma posição intermediária entre o estado amorfo e cristalino, portanto também é k‡TTP‡Ъ L‚‡˛bTﬂ UT- é frequentemente chamado de mesomórfico ou mesofase (de MU‚M˚V F LMˆLF˚ TLM-Grego mesos – intermediário). As características da mesofase são a ordem de orientação no arranjo das macromoléculas M˚V propriedades UV na ausência de influências externas. É muito importante enfatizar que a fase LC é formada espontaneamente, enquanto a ordem orientacional no polímero pode ser facilmente induzida NUPUOVNYOﬂ M˚ı TUV‰L - por simples estiramento da amostra devido ao alto MWML. JTU·UV ‚MLP‡MLV de anisodiametria (assimetria) de macromoléculas. U· ‡˘VMU M‡ TUB‰‡MLV Se os polímeros passam para o estado LC ou mesofase como resultado da ação térmica MU‚˚ı ЪLFU‚ UMNUFOV- (aquecimento ou resfriamento), eles são chamados de polímeros LC térmicos ‡-trópicos, se a fase LC é formada por L‡ОУ‚ L ˝OWN L˜VT- quando os polímeros são dissolvidos em certos solventes, eles são chamados polímeros LC liotrópicos. NL YF ‡‚OﬂVP˚ı T V‰ Interesse científico e prático em polímeros termotrópicos ‰Oﬂ B‡FLTL L UÜU· ‡KV- e liotrópicos LC que surgiram em © TL·‡V‚ Z.i., 1997 P‡ˆLL, ‡ Ъ‡N - nas últimas duas décadas, é ditada pela possibilidade de criar novos tipos de materiais poliméricos estruturais e funcionais, combinando com sucesso as propriedades únicas de cristais líquidos de baixo peso molecular e compostos PU‡ PL U‚‡MM˚ı FO‡T de alto peso molecular . Recomendamos ao leitor a leitura do artigo “Cristais ou Mistérios Incomuns - LNU”. cristais líquidos” dedicado a cristais líquidos de baixo peso molecular, ‹6, 1997, publicado em “Soros- a molécula pode ser representada por um equivalente no Educational Journal” (1996. No. 11). uma cadeia que consiste em segmentos hipotéticos livremente articulados capazes de se orientar no espaço independentemente um do outro (Fig. 1a). Por sua vez, o tamanho de um segmento A pode ser expresso pelo seu comprimento (geralmente em E) ou pelo número de unidades, que quanto mais A (ou s), mais mesógenos) está associado à assimetria da forma rígida da cadeia polimérica. moléculas rígidas em forma de bastão, bem como em forma de disco e prancha. Dependendo da flexibilidade (ou rigidez) das macromoléculas, cujo papel é mais frequentemente desempenhado por moléculas únicas, todos os polímeros podem ser divididos condicionalmente ou vários anéis de benzeno, bem como muitos de cadeia flexível (para os quais А ~ 15-50 Е e s = grupos aromáticos e heterocíclicos nucleares = 10-15) e cadeia rígida (А ∼ 100-1000 Е e s > 100). festas são chamadas de grupos mesogênicos. Ou seja (Em todos os casos, vamos supor que o valor da presença de grupos mesogênicos predetermina a tendência muito mais do que a espessura da cadeia d, ou seja, o emparelhamento de moléculas a um predominante ma é grande.) Polietileno, polipropileno, polioxianisotropia de todas as propriedades físicas são exemplos de polímeros de cadeia flexível impulsionados pela aparência espontânea. etileno, polidimetilsiloxano. Os polímeros de cadeia rígida incluem poliamidas aromáticas.Em contraste com as moléculas bastante rígidas de poliisocianatos líquidos, os biopolímeros têm cristais helicoidais de macromoléculas poliméricas, tendo uma conformação. Macromoléculas de tal estrutura de cadeia polimérica têm uma flexibilidade significativa e podem ser apresentadas na forma de hastes longas, o que é determinado pela capacidade das hastes de polímero (Fig. 1b). Polímeros cujas cadeias mudam de forma (conformação) para valores intermediários entre os indicados como resultado do movimento térmico intramolecular são frequentemente chamados de cadeias semi-rígidas. ligações. A medida mais simples de flexibilidade (ou rigidez) de uma cadeia é algum valor equivalente A, que é chamado de segmento estatístico de polímeros multicadeia, e é fácil chegar à conclusão sobre (ou segmento de Kuhn), que, como é onde, substitui por atacado que é polímeros de cadeia rígida devem estar em uma certa seção da cadeia real, e o grau macro-máximo em si deve satisfazer as condições A b c d e f g Fig. 1. Representação esquemática de macromoléculas de polímeros com rigidez diferente: a - polímeros LC de cadeia flexível, b - LC de cadeia rígida com grupos mesogênicos e desacoplamentos flexíveis nas cadeias principal (c) e lateral (d), polímeros LC com volumosos substituintes (e), átomos de dobradiça (e) e estrutura linear quebrada da cadeia (g) taEDZZ Z.i. formação da fase LC e, em certo sentido, viscosa” geralmente usam o equivalente em inglês de toda a macromolécula rígida em forma de haste “espaçador” - espaçador.) pode ser considerado mesogênico. No entanto, a maioria desses polímeros de cadeia rígida são caracterizados por temperaturas muito altas, com base no conceito de desacoplamento - um espaçador para fusão, situado no campo de sua síntese química de polímeros LC em forma de pente com decomposição mesogen, o que limita significativamente, e pelos grupos iniciais nas cadeias laterais, um estudo foi proposto e exclui completamente a possibilidade de uma mesofase termotrópica pelos cientistas educados da Universidade Estadual de Moscou. Tais polímeros teta (V.P. Shibaev, Ya.S. Freidzon, N.A. Plate) em forma apenas cristais líquidos liotrópicos em 1974, e os primeiros polímeros LC lineares com mesoconta de sua dissolução em certos, às vezes grupos nas cadeias principais eram solventes semi-agudos . Macromoléculas dois anos depois por cientistas italianos A. Os cirilos de polímeros de cadeia flexível em derretimentos têm gu e A. Roviello. a conformação de bobinas estatisticamente dobradas (ver Fig. 1a), o que complica significativamente a formação de fragmentos de cadeias e impede a formação se forem utilizadas outras mesofases em vez de fragmentos flexíveis. grupos químicos que rompem a estrutura linear de macromoléculas de cadeia rígida. Diminuir Uma solução de compromisso voltada para a rigidez pode ser alcançada, por exemplo, pela introdução de polímeros LC termotrópicos, alcançados por substituintes volumosos (Fig. 1e), incluindo por ligação química de átomos "articulados" rígidos e flexíveis de oxigênio, enxofre (Fig. 1 , f) fragmenta-se em uma única macromolécula, que pode ser linear (Fig. 2, c) ou ramificada até o aparecimento de dobras na cadeia e ruptura de sua estrutura simétrica (em forma de pente) (Fig. 2). , G) . Ao mesmo tempo, em uma estrutura linear tridimensional (por exemplo, devido à qualidade dos fragmentos rígidos, geralmente é usada a presença de núcleos de fenileno ou naftaleno, moléculas de cristais líquidos de baixo peso molecular incluídos na cadeia e não em para- , mas em meta- e orto-po- ou seus grupos mesogênicos, responsáveis por Por sua vez, os fragmentos flexíveis, normalmente chamados de desacoplamentos, por diminuir a rigidez das macromoléculas devido à sua diluição peculiar, lasnCb LaCdidkalnDggauCldap, abaixam as temperaturas de fusão dos polímeros , dando os grupos mesogênicos rígidos o suficiente A aplicação específica da interação ductiva com a formação de uma mesofase é considerada abaixo: Fig. 2. Vários tipos de macromoléculas de polímeros LC com grupos mesogênicos em forma de bastão e disco. Explicação no texto ácidos sulfúrico e clorosulfônico, dimetil- As principais unidades estruturais são a tilacetamida dura com cloreto de lítio. polímeros de cadeia de uma estrutura linear são aromáticos (na maioria das vezes anéis de benzeno ou naftaleno), ou heterocíclicos, fragmentos, LL‰NUN LTb‡OOL‰VTNLV bV PUb UFM‡V, conectados colinearmente uns aos outros com a ajuda de FUOLPV ˚ tais grupos de ponte como, por exemplo: Dependendo da natureza do arranjo dos grupos mesogênicos, todos os polímeros termotrópicos são divididos em dois grandes grupos: polímeros LC com grupos gênicos meso-CO NH , CO , CH N , N N nas cadeias principal e lateral. N N , O Polímeros lineares com grupos mesogênicos Na maioria das vezes, tais polímeros são obtidos por métodos nas principais cadeias de policondensação ou copolicondensação de um Exemplos de síntese de poliéster aromático a) por policondensação de vários compostos bifuncionais de ácido polihidroxibenzóico (I) e poli-n-fenol, consistindo em fragmentos rígidos (gene de mesonileno tereftalamida (marca registrada de Kevlar1)) (1) e flexíveis (2 ) fragmentos, ou: b ) por (II) a copolicondensação de compostos bifuncionais aromáticos dissimilares é mostrada abaixo: O −H2O + C C NH NH (II) n + ClCO(CH 2) nCOCl com ácido tereftálico HO OH b) copolicondensação −H2O −HCl + HOOC COOH A A+B B+C C ClH3N NH3Cl onde А, В e С são grupos funcionais. A variante mais eficaz dos métodos a O O ou b é o uso de um composto bifuncional como um dos componentes C C(III), que atua como um violador da estrutura linear da cadeia PBO de acordo com a Fig. 1, e, f, g. Exemplos de tais unidades ofensivas com substituintes volumosos - Todos os polímeros acima são caracterizados por (a), átomos de dobradiça (b) e assimétrico - alta rigidez de macromoléculas (grupos Kuhn do segmento (c) são mostrados abaixo: situa-se na faixa de 400- 600 E ), altas temperaturas de fusão (450–500°С), próximas (a) c) da faixa de temperatura de sua decomposição química, o que exclui a possibilidade do aparecimento de uma mesofase termotrópica. No entanto, apesar disso, O O X OC 1 Este polímero é usado para obter fibras de alta resistência X = O, S, C. Veja também o artigo de A.A. Berlim no Soros Educational Journal (1995, nº 1). O taEDZZ Z.i. 43 Polímeros LC em forma de pente com cadeias laterais Além disso, os grupos mesogênicos também podem ter uma forma co-formada de grupos dismesogênicos. As cadeias poliacrílicas são geralmente usadas como as principais cadeias macromoleculares na produção de tais polímeros de FA, incluindo: a) na síntese de monômeros com grupos FA (mesogen-livinil, polissiloxano, como flexível) e seus cátions adicionais ou hidroxialifáticos ou copolimerizações com mesogênicos ou fragmentos. usando compostos não mesogênicos, ou: b) na adição de muitos milhares de tals à cadeia polimérica. No segundo caso, os polímeros LC não são diversos em estrutura (Fig. 2). É necessário que, como pode ser visto, além das moléculas “puramente lineares” e “puramente mesogênicas” que entram na reação como um polímero, elas contenham grupos macromoleculares ramificados (A e B) funcionais em forma de pente (A e B) capazes de interagindo (Fig. 2, a, b) existe uma grande variedade de visualizações LCD. Em ambos os casos, é necessária a presença de polímeros de desacoplamento contendo mesógenos pareados (Fig. 2c), que separam os grupos principal e lateral. macromoléculas com grupos mesogênicos ligados lateralmente (Fig. 2d), cadeia principal em forma de disco (Fig. 2e) e fragmentos cruciformes da cadeia (Fig. 2i). Também é possível alternar diferentes grupos mesogênicos dentro da mesma macromolécula (Fig. 2, f-j). A possibilidade fundamental de sintetizar polímeros LC construídos a partir da homopolimerização de macromoléculas constituídas por qualquer combinação de fragmentos mesogênicos e não mesogênicos abre vastas possibilidades para o desenho molecular de novos compostos poliméricos LC. Copolimerização de vários É importante enfatizar que tanto grupos mesogênicos quanto não mesogênicos (no caso de copolímeros) incluídos nos monômeros mesogênicos de macromoléculas podem ter certas propriedades funcionais que acabam por determinar as áreas de aplicação praticamente mesogênica e (espaçadora) de tais materiais LC. Esses monômeros não-mesogênicos podem ser, por exemplo, grupos altamente polares capazes de orientação em campos eletromagnéticos na fase LC, grupos fotossensíveis (“convidados”) submetidos a alterações fotoquímicas direcionadas na matriz polimérica (“hospedeiro”) (convidado-hospedeiro) e outros fragmentos funcionais. B A B lnkmdnmkD a yljetzyylna lZyvlnZ A A bd yygaeTcky3 A A + A Assim como os cristais líquidos de baixo peso molecular, os polímeros LC formam os mesmos tipos estruturais de mesofases A A A: nemáticos (N), esméticos (S) e colestéricos (Ch) com um arranjo característico de fragmentos mesogênicos, ou seja, a presença de apenas ordem oriental em nemáticos (Fig. 3a) e grupos de camadas são mostrados abaixo: Na fase colestérica formada pelos polímeros opticamente ativos OCO OCnH2n + 1, realiza-se uma estrutura helicoidal, que determina as propriedades ópticas especiais dos colestéricos (Fig. 3c). CH N OCnH2n + 1 A principal característica dos polímeros LC é sua dupla natureza, que permite combinar em um único material as propriedades dos compostos macromoleculares (com sua capacidade de formar filmes, vidros, fibras e revestimentos) e o mesomórfico H OCnH2n + 1 propriedades únicas de cristais líquidos (que, 44 lykylyZldav yEkDbyZDnTsgzhzhv LmkzDg, ‹6, 1997 P/2 a b c Fig. Fig. 3. Arranjo de moléculas em polímeros nemáticos (a), esméticos (b), colestéricos (c) LC com grupos mesogênicos nas cadeias principal e lateral (P é o passo da hélice da estrutura colestérica), por sua vez, têm um dualismo de propriedades). Em MF ‡‚OVMLV ˝OVNL L˜VTNLP FUOVP – FYø, devido a esta última circunstância, a dualidade de N FUOY˜VML˛ UMNUFOVMU˜M˚ı UFL˜VTNLı das propriedades dos polímeros LC adquire, por assim dizer, um caractere hipertrofiado especial P‡bV L‡OU‚. Usando campos elétricos (ou magnéticos), que são tradicionalmente usados para orientação de polímeros termotrópicos LC, são transformados em LCs de cristais líquidos de baixo peso molecular, é possível atingir um estado acima de seu ponto de fusão, Tmelt, ou (já não convencional!) controlar a estrutura das LCs acima de sua temperatura de transição vítrea Tc (amolecimento) dos polímeros na mesofase, fazendo com que ela seja mesogênica (se o polímero original não cristalizar). Esses grupos se orientam na direção certa. temperaturas correspondem ao limite inferior da formação de grupos mesogênicos neste caso da formação da fase LC, enquanto o limite superior é determinado pelo sinal do valor da anisotropia di é a chamada temperatura de limpeza da permeabilidade elétrica ∆ε|| = ε|| − ε⊥ , onde ε|| e (ou isotropização) Tpr, acima do qual o polímero ε⊥ - as constantes dielétricas medidas em passa para uma fusão isotrópica. É nos intervalos de orientação tempo-paralelo (||) e perpendicular (⊥) Tc (ou Tpl) – Tpr que se observam eixos longos mesogênicos de grupos mesogênicos. Em ∆ε > 0, fragmentos do polímero LC espontaneamente orga- eixos de mesógenos são orientados ao longo da eletrificação, formando um certo campo tricic estrutural, em ∆ε< 0 перпендикулярно ему. тип мезофазы (N, S или Ch) в соответствии с моле- Схема на рис. 4 демонстрирует процесс ориента- кулярным строением и молекулярной массой поли- ции нематического гребнеобразного полимера (при мера. В случае лиотропных ЖК полимеров, образу- ∆ε >0) colocado entre duas soluções portadoras de corrente, determinado pelas placas estruturais de vidro transparente sob o tipo de mesofase, é realizado quando estritamente fixado pela ação de um campo elétrico. Observando os valores cinéticos de temperatura e concentração, a política do processo de orientação dos grupos mesogênicos de acordo com a medida em solução, o que geralmente é visto claramente ao estudar a intensidade da luz polarizada I e estudar seus diagramas de fase. passando pelo filme de polímero (veja a Fig. 4), pode-se ver como turvo, altamente espalhado com bastante facilidade (embora lentamente) sob resfriamento do polímero e desligando a energia elétrica, pode ser controlado usando vários métodos do campo tricic. Mostrado na fig. 4 a estrutura, impacto externo com posterior fixação, na qual os grupos mesogênicos são orientados em uma estrutura orientada em um sólido, pré-perpendicular à superfície celular, é denominada relativamente especificada na fase LC. Considere o mais homeotrópico. Uso de polímeros LC com aspectos negativamente importantes de tal controle das propriedades de anisotropia constante dielétrica de polímeros LC do ponto de vista de sua aplicação. noé (∆ε< 0) получают иной характер ориентации таЕДЦЗ З.и. ЬаСдйдкалнДггауЦлдаЦ ийгаеЦкх 45 I, % Наличие оптически активных звеньев в составе макромолекул стимулирует закручивание мезоген- ных групп и формирование надмолекулярной спи- 100 ральной структуры, селективно отражающей свет определенного диапазона длин волн, λmax в соответ- u=0 ствии с шагом спирали P (рис. 3, в). Варьируя состав сополимера можно менять шаг спиральной струк- туры и область селективного отражения света, по- скольку λ max = Pn (где n – показатель преломления холестерика). Чем больше концентрация хираль- ных звеньев в сополимере, тем сильнее закручена спираль, тем меньше шаг спирали P. Таким образом, Гомеотропная ориентация меняя концентрацию хиральных звеньев можно в мезогенных групп широких пределах варьировать λmax (от 300 до 104 нм), 50 получая спектрозональные оптические фильтры и отражатели для ИК-, видимой и УФ-областей спек- тра. Причем направление поляризации прошедше- го через пленку света противоположно закрутке спирали, что делает такие пленки эффективными u 0 циркулярными поляризаторами. Существенным преимуществом полимерных ЖК соединений перед низкомолекулярными жидкими кристаллами является возможность получения многослойных тонкопленочных материалов с нео- бычными оптическими свойствами. 0 5 10 15 τ, c ЖК полимеры как управляемые оптически активные среды для записи информации Рис. 4. Ориентация нематического ЖК полимера в электрическом поле Наряду с использованием ЖК полимеров в каче- стве материалов для пассивных оптических элемен- тов, когда в основном эксплуатируются оптические мезогенных групп – их длинные оси располагаются свойства этих материалов, заданные внешними по- вдоль поверхности стекол-электродов, это так на- лями единожды на этапе их изготовления, ЖК по- зываемая планарная структура. Такие высокоори- лимеры могут применяться и в активных управляе- ентированные пленки по существу представляют мых элементах. Проиллюстрируем это на примере собой твердые оптические элементы, характеризу- термооптической записи информации на гомео- ющиеся высокой оптической анизотропией (двой- тропно ориентированной пленке гребнеобразного ное лучепреломление, ∆n = 0,2–0,3), которые могут смектического ЖК полимера (рис. 5, а); основные быть использованы для получения оптических ма- цепи на рисунке для упрощения не показаны. териалов, таких, как фазовые пластинки, фазовые линзы, поляроиды и другие интересные тонкопле- Исходная прозрачная пленка ЖК полимера с го- ночные оптические материалы. меотропной ориентацией мезогенных групп (со- зданной, как указано выше, воздействием электри- ческого поля) (рис. 5, а) подвергается воздействию Холестерические ЖК полимеры – спектрозональные лазерного луча, который создает места локального фильтры и циркулярные поляризаторы перегрева полимера выше его Tпр. В этих местах ЖК полимер плавится, переходя в изотропный расплав, Среди ЖК полимеров особый интерес пред- при этом, естественно, нарушается гомеотропная ставляют холестерические пленки, образуемые хо- ориентация мезогенных групп (рис. 5, б). Охлажде- лестерическими гребнеобразными сополимерами, ние пленки (например, за счет перемещения лазер- которые обычно получают сополимеризацией ме- ного луча) приводит к самопроизвольному форми- зогенных мономеров и хиральных (оптически ак- рованию ЖК фазы, сильно рассеивающей свет на тивных), но необязательно мезогенных мономеров. фоне прозрачной пленки, что равносильно записи Термин “хиральный” (от греч. хирос – рука) ис- определенного объема информации (рис. 5, в). Осве- пользуется для описания структур, которые не мо- щение такой пленки расфокусированным лучом ла- гут быть совмещены со своим зеркальным изобра- зера позволяет спроектировать записанное изобра- жением путем наложения друг на друга. Такие жение на экран. На рис. 5, г показаны примеры структуры асимметричны и вращают плоскость по- записи геометрических фигур на пленке ЖК по- ляризации поляризованного света. лимера. Возможно также использование для этих 46 лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹6, 1997 а б в В исходной анизотропной ЖК фазе достигается значительно более совершенная упаковка макро- молекул по сравнению с изотропным расплавом за счет формирования в мезофазе доменных областей, характеризующихся параллельной агрегацией мак- ромолекул. Получение волокон из таких растворов приводит к резкому повышению их прочностных характеристик, что определяется как химической T < Tпр T >Tpr T< Tпр структурой полимеров, так и совершенной ориен- тацией их макромолекул по сравнению с волокна- г ми, полученными из изотропных растворов. Проч- ность таких волокон в 2,5 раза, а модуль упругости в 10–20 раз выше, чем у самых прочных нитей из али- фатических полиамидов типа нейлон. Так, проч- ность на разрыв волокон кевлар и ПБО составляет 2,8 и 3,4 ГПа, а модуль упругости при растяжении – 180 и 450 ГПа соответственно (см. реакции II и III). С учетом низкого удельного веса этих ароматичес- 1 мм ких волокон их удельная прочность в 2–4 раза пре- восходит стальные и стеклянные волокна. Тот же принцип лежит в основе получения высо- Рис. 5. Принцип термооптической записи на копрочных, так называемых самоармирующихся пленке гомеотропно ориентированного смекти- пластиков, когда за счет продавливания уже не раст- ческого полимера (а–в) и примеры записанных воров, а анизотропных расплавов ЖК термотроп- геометрических фигур (г) ных полимеров через капилляры литьевых машин образуются фибриллярные (волокнистые) структу- целей и холестерических полимерных пленок, ко- ры, выполняющие роль армирующих материалов. торые в комбинации с циркулярными правыми и Однако в этом случае и матрица и армирующий ма- левыми поляризаторами дают возможность менять териал одинаковы по составу. Одним из примеров цвет записанных символов и цвет фона, на котором таких ЖК полимеров может служить сополимер ведется запись. “Вектра”, состоящий из разнородных звеньев: Несмотря на то что быстродействие ЖК поли- мерных пленок невелико (секунды, десятые доли O O секунд), они представляют интерес для записи и C O C , x долговременного (архивного) хранения информа- 1 −x ции, получения микрофиш, картографирования и использования в системах микрографии. строение которого соответствует структуре, изобра- женной на рис. 1, ж. Прочность этого и других по- Супервысокопрочные волокна и самоармированные добных термотропных ЖК полимеров необычно пластики высока и в несколько раз превосходит соответству- ющие величины для изотропных пластиков, что да- Высокая степень порядка в расположении жест- ло основание рассматривать их как новое поколе- коцепных и полужесткоцепных макромолекул в лио- ние самоармированных молекулярных композитов тропных и термотропных ЖК полимерах соответст- для использования в качестве конструкционных венно используется для получения высокопрочных материалов. волокон, пленок и разнообразных изделий из ЖК Помимо отличных механических свойств этих полимеров. Среди ЖК полимеров лиотропные по- пластиков существенный интерес представляет лимеры исторически были первыми, вышедшими низкий коэффициент линейного расширения тер- на арену практического применения в середине 60-х мотропных ЖК полимеров α. Значение α для них годов нашего столетия. Использование лиотропных составляет величины порядка 1 ⋅ 10−6 град−1, что ЖК растворов, таких, как поли-n-бензамид, поли- сопоставимо с величиной α для неорганического n-фенилентерефтальамид (см. выше реакцию II), а стекла (5 ⋅ 10−7 град−1) и значительно меньше, чем у также других ароматических полиамидов произвело нейлона (1 ⋅ 10−4 град−1). Это позволяет использовать настоящую революцию и позволило создать индус- такие ЖК полимеры в качестве защитных оболочек трию нового поколения высокопрочных, так назы- для световодов, что обеспечивает практически пол- ваемых высокомодульных (имеющих высокие зна- ное отсутствие светопотерь у световодов при темпе- чения модуля растяжения) волокон. ратурах от −80 до +80°С. таЕДЦЗ З.и. ЬаСдйдкалнДггауЦлдаЦ ийгаеЦкх 47 Высокие механические показатели, термостой- ганЦкДнмкД кость, удобство переработки обеспечивают широ- 1. Платэ Н.А., Шибаев В.П. Гребнеобразные полимеры кое практическое использование ЖК полимеров в и жидкие кристаллы. М.: Химия, 1980. виде конструкционных и армирующих материалов 2. Шибаев В.П. Жидкие кристаллы // Химическая в электронной и радиотехнической промышленно- энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1990. Т. 2. сти, самолетостроении, космической технике, ра- С. 286–289. кетостроении, для получения шинного корда, со- 3. Платэ Н.А., Шибаев В.П. Жидкокристаллические полимеры // Наука и человечество. М.: Знание, 1983. здания огнезащитных и других полимерных С. 283–298. материалов. 4. Шибаев В.П. Настоящее и будущее жидкокристалли- ческих полимеров // Хим. волокна. 1987. № 3. С. 4–12. Как видно из рассмотренных выше данных, ЖК 5. Жидкокристаллические полимеры / Под ред. полимеры активно вторгаются в сферы научной и Н.А. Платэ. М.: Химия, 1988. практической деятельности. Быстрыми темпами развивается промышленное производство ЖК ли- * * * нейных полимеров, получаемых из лиотропных и термотропных систем, мировое производство кото- Валерий Петрович Шибаев, доктор химических рых уже исчисляется сотнями тысяч тонн. Разраба- наук, профессор кафедры высокомолекулярных тываются подходы к производству гребнеобразных соединений химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоно- полимеров. Настоящий период характеризуется сова. Заслуженный деятель науки РФ, член-корре- быстрым накоплением знаний в этой области, что, спондент Российской академии естественных на- несомненно, приведет не только к расширению на- ук, лауреат Государственной премии СССР. Автор ших представлений вообще о ЖК соединениях, но более 400 научных работ, включая пять моногра- и к созданию качественно новых полимерных мате- фий (три из которых изданы за рубежом), 20 изоб- риалов. ретений и патентов. 48 лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹6, 1997

Os polímeros de cristal líquido (LCPs) são uma classe de termoplásticos exclusivos que contêm principalmente anéis de benzeno em cadeias de polímeros, que são estruturas semelhantes a hastes organizadas em grandes matrizes paralelas. São termoplásticos altamente cristalinos, naturalmente retardadores de chama, termotrópicos (orientados para fusão). Embora semelhantes aos polímeros semicristalinos, os LCPs têm suas próprias características distintas.

Arroz. 1. Estrutura típicapolímero de cristal líquido - Ticona.

Polímeros semicristalinos tradicionais, quando fundidos, possuem uma estrutura caótica (desordenada), que, ao esfriar, forma regiões cristalinas altamente ordenadas cercadas por uma matriz amorfa. As moléculas de LCP permanecem bem ordenadas mesmo na fusão e deslizam facilmente umas sobre as outras quando cortadas. Como resultado, eles têm uma viscosidade de fusão muito baixa, o que facilita o preenchimento de paredes muito finas e a reprodução das formas mais complexas. Eles exibem muito pouca (ou nenhuma) contração na direção do fluxo e levam muito pouco tempo para endurecer ou curar. Para manter o processo preciso, muitos fabricantes e designers estão usando polímeros de cristal líquido para fabricar peças com paredes finas que podem precisar suportar altas temperaturas.

Arroz. 2. Viscosidade para vários polímeros, incluindo cristal líquido produzido pela empresaTicona.

Vectra E130: marcas elétricas LCP
Vectra Liquid Crystalline Polymers (LCP), fabricado pela Ticona (a divisão de polímeros de engenharia da Celanese/Hoechst AG), são termoplásticos altamente cristalinos, termotrópicos (orientados para fusão) que podem produzir dimensões excepcionalmente precisas e estáveis, excelente desempenho em altas temperaturas, alta rigidez e resistência a produtos químicos quando usado para produzir paredes muito finas. O polímero também possui um baixo coeficiente de expansão térmica, o mesmo em todas as três dimensões axiais (x,y,z). Ele suporta temperaturas de soldagem de montagem em superfície, incluindo temperaturas necessárias para soldagem sem chumbo. Tais propriedades levaram ao uso do Vectra LCP para muitas aplicações eletrônicas como: tomadas, bobinas, interruptores, conectores e sensores. Muitos graus superaram cerâmicas, termofixos e outros plásticos de alta temperatura sem produzir resíduos de carbono (ou uma quantidade insignificante).
Quando a Vaupell Industrial Plastics precisou criar uma tampa interna da caixa da bateria para um dispositivo de visão noturna de precisão militar, eles usaram o Vectra E130i LCP para facilitar o desenvolvimento do produto, eliminando virtualmente o encolhimento do molde. O produto também proporcionou excelente durabilidade em uma ampla faixa de temperatura.

Arroz. 3. Estojo de bateria para dispositivo de visão noturna infravermelho moldado pela Vaupell Plastics Industries daVectra LCP empresas Ticona .

A gaxeta interna da caixa da bateria é inserida no invólucro externo de alumínio, o espaço entre eles não é superior a 0,05 mm. A peça, feita em forma de folha de trevo, tem uma seção transversal máxima de 5,08 cm, o comprimento também é de 5,08 cm, as paredes, abertas na parte inferior e superior, têm espessura de 0,56 mm. Uma flange arredondada ao redor da borda superior a mantém em posição dentro da casca externa.

LCPs de alta resistência da próxima geração
Os graus de desempenho de resina de polímero de cristal líquido de última geração da DuPont, Zenite LCP, prometem maior resistência, rigidez e precisão em conectores de dispositivos eletrônicos e outros componentes moldados. Testes mostraram que os conectores moldados a partir do Zenite 6130LX oferecem excelente resistência a danos durante a inserção automatizada de pinos e a montagem da placa. A nova resina também pode ser usada para produzir peças com menos deformação, o que melhora o encaixe das peças e aumenta o ponto de escoamento da solda. Em testes destrutivos da cabeça do backplane, a nova resina oferece um aumento de 21% na resistência à fratura, um aumento de 32% na deflexão antes da falha e um padrão de fratura mais elástico/menos frágil. O teste usa uma prensa equipada com uma ferramenta com extremidade cônica para separar as paredes dos conectores. A força de ruptura e a deflexão das paredes foram medidas. A melhoria na resistência e rigidez também é evidente em comparação com os dados padrão para resistência à tração, resistência à tração, módulo de flexão e resistência à flexão.

Arroz. 4.Zenita LCP A próxima geração da DuPont Plastics promete conectores eletrônicos mais fortes.

Amostras de conectores moldados feitos de Zenite 6130LX também mostraram uma melhora significativa na resistência da linha de junção. Quando os contatos foram colocados em corpos de prova feitos de LCPs de primeira geração, pequenas rachaduras apareceram nas linhas de solda. Não foram encontradas rachaduras nas peças moldadas com as novas resinas. Outros testes mostraram que as peças feitas com a nova resina são menos deformadas. A convergência das paredes laterais do conector testado foi 23% menor que a convergência da peça moldada a partir do LCP de primeira geração. O Zenite 6130LX também é mais resistente a várias condições de soldagem. Sua resistência ao calor de flexão é de 280ºC, que é 15ºC mais alta do que outros LCPs. As aplicações mais típicas incluem uma ampla gama de componentes para: indústria elétrica/eletrônica, iluminação, telecomunicações, ignição automotiva e sistemas de carregamento de combustível, indústria aeroespacial, fibra ótica, fabricação de motores, dispositivos de imagem, sensores, equipamentos de forno, estruturas de combustível e barreiras de gás , etc

Graus médicos Vectra MT LCP
O polímero de cristal líquido Vectra substituiu o aço inoxidável em uma ampla gama de aplicações médicas. Alguns graus de Vectra LCP estão em conformidade com os regulamentos da Classe VI da USP e são resistentes à radiação gama, autoclave a vapor e à maioria dos métodos de esterilização química.

Arroz. 5. Seringa sem agulha, moldada deVectra LCP empresas MT Ticona .

A Ticona possui oito graus de Vectra LCP MT para uso em aplicações de tecnologia médica (MT), como dispositivos médicos, embalagens e sistemas de entrega de medicamentos e outras aplicações de saúde. Os graus MT da Ticona atendem aos requisitos USP 23 Classe VI para biocompatibilidade de pele, sangue e tecidos. Os graus da Ticona para aplicações médicas também atendem à Diretiva da Comunidade Européia 2002/72/EC para aplicações de contato com alimentos e padrões BfR, respectivamente. BfR significa Instituto Federal Alemão de Avaliação de Riscos (anteriormente BgVV, Instituto Federal Alemão de Saúde do Consumidor e Medicina Veterinária). As resinas Ticona Vectra LCP para tecnologia médica fornecem aos fabricantes de medicamentos e equipamentos uma ampla gama de opções de design e processamento. Isso inclui grades com e sem carga para moldagem por injeção e extrusão, bem como grades com diferentes propriedades de fluxo e aditivos, que produzem peças com baixo atrito e alta resistência ao desgaste, aparência aprimorada, maior rigidez e outras propriedades. As classes Vectra LCP MT proporcionam excelente resistência, rigidez, resistência à fluência, estabilidade dimensional e alto fluxo para seções finas longas. Possuem excelente resistência ao calor e a produtos químicos e são capazes de suportar repetidos ciclos de esterilização. Eles podem substituir o metal em equipamentos médicos e odontológicos, ser usados em componentes altamente estruturados de sistemas de entrega de medicamentos e atender às necessidades de dispositivos para cirurgias minimamente invasivas e outros campos.

A empresa Olenta comercializa uma vasta gama de materiais poliméricos. Temos sempre disponíveis termoplásticos de alta qualidade, incluindo polímeros de cristal líquido. Os funcionários que trabalham na Olenta têm formação superior especializada e conhecem bem as peculiaridades da produção de polímeros. Connosco pode sempre obter aconselhamento e qualquer assistência na escolha do material e na organização do processo tecnológico.
Os polímeros de cristal líquido têm rigidez e resistência muito altas. Não dê flash ao lançar. Recomendado para fundição de precisão. Possuem excelente estabilidade dimensional. Caracterizado por um tempo de resfriamento muito curto. Diferem na durabilidade extremamente baixa das junções. Aqui você encontrará a empresa de polímeros de cristal líquido Toray. O material é produzido em uma fábrica no Japão.

Polímero de Cristal Líquido Toray

Enchimento	marca	Descrição	Inscrição
Enchimento de vidro		Polímero de alta resistência, 35% preenchido com vidro	Microeletrônica
copo curto		Polímero de alto fluxo, 35% preenchido com vidro	Microeletrônica
Vidro curto e minerais		Polímero de fluxo super alto, 30% preenchido com vidro	Microeletrônica
Vidro curto e minerais		Polímero antiestático, 50% de enchimento	Microeletrônica
Vidro e minerais		Baixa deformação, 50% cheio	Microeletrônica
Minerais		Baixa deformação, 30% cheio	Microeletrônica

Características dos polímeros de cristal líquido

Ao contrário dos compostos poliméricos tradicionais, esses materiais têm várias propriedades distintas. Polímeros de cristal líquido são compostos de alto peso molecular que podem mudar seu estado sob a influência de condições externas. Devido à ligação molecular flexível, a cadeia de macromoléculas é capaz de mudar sua forma em uma ampla faixa e formar uma estrutura cristalina estável e forte.

Esses polímeros mantêm propriedades de resistência estáveis até a temperatura de fusão. Eles têm resistência química muito alta e propriedades dielétricas.

Polímeros de cristal líquido são amplamente utilizados na fabricação de componentes eletrônicos, utensílios de cozinha resistentes a micro-ondas e instrumentos médicos.

Sobre Olenta

Nossa empresa tem uma série de vantagens:

Preços razoáveis;
profissionais com vasta experiência;
observância exata de prazos e acordos;
uma ampla gama de plásticos de engenharia;
cooperação com os maiores fabricantes de polímeros.

A Olenta fornece polímeros de cristal líquido exclusivamente de fabricantes confiáveis. Isso não apenas serve como garantia de qualidade impecável, mas também minimiza quaisquer riscos associados a interrupções no fornecimento ou cumprimento inadequado de obrigações.

Estamos publicando uma transcrição de uma palestra de Aleksey Bobrovsky, Pesquisador Sênior do Departamento de Compostos Macromoleculares da Faculdade de Química da Universidade Estadual de Moscou, Professor Associado, Doutor em Química, laureado com o Prêmio Presidencial para Jovens Cientistas de 2009, entregue em dezembro 2, 2010 no Museu Politécnico como parte do Polit. RU".

Veja também:

Texto da palestra. Parte 1

Boa tarde! Eu gostaria de mudar um pouco o regulamento: a palestra consiste em duas partes: primeiro, cristais líquidos, depois polímeros de cristal líquido, então gostaria de sugerir algumas perguntas após a primeira parte. Será mais fácil.

Gostaria de dizer que a principal tarefa que me propus na preparação desta palestra não é tanto carregá-los com uma abundância de informações sobre cristais líquidos, sobre seu uso, mas interessar de alguma forma os cristais líquidos, dar alguns conceitos iniciais : o que são e mostram como são belos e interessantes não do ponto de vista utilitário (onde podem ser usados), mas do ponto de vista da ciência e da arte (o quão belos são em si mesmos). Plano do meu relatório.

Em primeiro lugar, direi quando e como o estado do cristal líquido foi descoberto, qual é a singularidade dos cristais líquidos em comparação com outros objetos e, na segunda parte do meu relatório, falarei sobre os polímeros de cristal líquido e por que eles são interessante e notável.

Todos sabem muito bem que na maioria das substâncias as moléculas formam um estado cristalino, as moléculas formam uma rede cristalina tridimensional ordenada em três dimensões e, quando aquecidas a uma certa temperatura, observa-se uma transição de fase de um estado ordenado tridimensional para um estado ordenado tridimensional. um estado líquido desordenado e após aquecimento adicional - para um estado gasoso. Descobriu-se que existem algumas fases intermediárias que têm o estado de agregação de um líquido, mas, no entanto, têm alguma ordem: não tridimensionais, mas bidimensionais ou alguma outra ordem degenerada. Agora vou explicar o que está em jogo.

O primeiro relato sobre um estado incomum da matéria - sobre o estado líquido-cristalino da matéria, então, no entanto, esse termo não existia - ocorreu em 1888. De acordo com algumas outras fontes, um estado tão incomum da substância também foi registrado em 1850, mas é geralmente aceito que em 1888 Friedrich Reinitzer, um cientista austríaco, estudou a substância benzoato de colesterol - um derivado do colesterol - e descobriu que quando aquecido a 145 °, a fase cristalina (pó branco) passa para um líquido turvo estranho e, com aquecimento adicional a 179 °, observa-se uma transição para um líquido transparente comum. Ele tentou purificar essa substância, pois não tinha certeza de que tinha benzoato de colesterol puro, mas mesmo assim essas duas transições de fase foram reproduzidas. Ele enviou uma amostra dessa substância para seu amigo físico Otto von Lehmann. Lehman estava envolvido no estudo de cristais comuns, incluindo cristais de plástico, que são macios ao toque, são diferentes dos cristais duros comuns. O principal método de estudo foi a microscopia óptica polarizadora - este é um microscópio no qual a luz passa por um polarizador, passa por uma substância e depois por um analisador - através de uma fina camada de substância. Quando colocado entre um polarizador e um analisador de cristais de uma determinada substância, pode-se ver texturas - imagens características de diferentes substâncias cristalinas - e assim estudar as propriedades ópticas dos cristais. Aconteceu que Otto von Lehmann foi ajudado a entender qual é a causa do estado intermediário, o delírio. Otto von Lehmann estava seriamente convencido de que todas as propriedades das substâncias cristalinas, cristais, dependem apenas da forma das moléculas, ou seja, não importa como elas estejam localizadas neste cristal, a forma das moléculas é importante. E no caso dos cristais líquidos, ele estava certo - a forma das moléculas determina a capacidade de formar uma fase de cristal líquido (principalmente a forma das moléculas). Aqui eu gostaria de falar sobre as principais etapas históricas no estudo dos cristais líquidos, as mais importantes na minha opinião.

Em 1888, Reinitzer escreveu que existem cristais cuja maciez é tal que podem ser chamados de líquidos, então Lehman escreveu um artigo sobre cristais fluidos, na verdade ele cunhou o termo cristais líquidos. Um episódio histórico importante: nos anos 20-30, o físico soviético Frederiks estudou a influência de vários campos magnéticos e elétricos nas propriedades ópticas dos cristais líquidos e descobriu uma coisa importante que a orientação das moléculas nos cristais líquidos muda muito facilmente sob a ação de campos externos, e esses campos são muito fracos e as mudanças são muito rápidas. A partir do final dos anos 60, começou um boom no estudo de sistemas de cristal líquido, fases de cristal líquido, e está associado ao fato de que eles aprenderam a usá-los. Inicialmente, para sistemas de exibição de informações em relógios digitais eletrônicos convencionais, depois em calculadoras e com o advento da tecnologia de computador, ficou claro que os cristais líquidos podem ser usados ativamente para fazer displays. Naturalmente, tal salto tecnológico estimulou o estudo dos cristais líquidos do ponto de vista da ciência fundamental, mas gostaria de observar a grande lacuna de tempo existente entre as descobertas científicas relacionadas aos cristais líquidos. Na verdade, as pessoas se interessavam por eles por curiosidade, não havia interesse utilitário, ninguém sabia como usá-los e, além disso, naqueles anos (20-30) a teoria da relatividade era muito mais interessante. By the way, Fredericks é um popularizador da teoria da relatividade na União Soviética, então ele foi reprimido e morreu nos campos. Na verdade, 80 anos se passaram desde a descoberta dos cristais líquidos, até que eles aprenderam a usá-los. Costumo citar este exemplo quando falo sobre as especificidades do financiamento da ciência.

Eu gostaria de me debruçar sobre os principais tipos de fase de cristal líquido. Como a mesofase, ou seja, a fase de cristal líquido, é organizada.

Tipicamente, a fase líquida-cristalina é formada por moléculas que têm uma forma em forma de bastonete ou em forma de disco, ou seja, têm uma anisometria da forma, em primeiro lugar, de bastonetes ou discos. Pode-se imaginar um bom experimento que é fácil de configurar: se você derramar varetas aleatoriamente em uma caixa e agitá-la, como resultado dessa agitação, você notará que as próprias varetas se encaixam em paralelo, e é assim que o nemático mais simples fase é organizada. Há uma ordem de orientação ao longo de alguma direção, e o centro de massa das moléculas está desordenado. Existem fases muito mais complexas, por exemplo, do tipo esmético, quando o centro de massa está em planos, ou seja, fases em camadas. A fase colestérica é muito interessante: sua ordem local é a mesma da fase nemática, tem uma ordem orientacional, mas a uma distância de centenas de nanômetros forma-se uma estrutura helicoidal com uma certa direção de torção, e a aparência desta fase se deve ao fato de as moléculas serem quirais, ou seja, é necessário realizar a quiralidade molecular (explicarei o que é mais adiante) para formar tal torção helicoidal. Esta fase tem as mesmas propriedades interessantes que a fase nemática, e também pode encontrar alguma aplicação. As fases de que falei são as mais simples. Existem as chamadas fases azuis.

Vou me debruçar um pouco sobre eles quando falar de polímeros, isso está um pouco relacionado ao meu trabalho. Aqui, essas linhas indicam a direção da orientação das moléculas, e o principal elemento estrutural dessas fases são os cilindros em que a orientação dos eixos longos das moléculas muda habilmente, ou seja, no centro desse cilindro, a orientação está ao longo do eixo do cilindro e, à medida que se afasta para a periferia, observa-se uma curva. Essas fases são muito interessantes do ponto de vista da estrutura, são muito bonitas em um microscópio polarizador, e é importante notar que no caso de cristais líquidos de baixo peso molecular essas fases existem em alguns décimos de grau, na melhor das hipóteses 2-3 ° intervalo de temperatura, e no caso de polímeros conseguiu fixar essas estruturas interessantes, e falarei sobre isso mais tarde. Um pouco de química. Como são as estruturas das moléculas de cristal líquido?

Geralmente há um fragmento aromático de 2-3 anéis de benzeno, às vezes pode haver dois anéis aromáticos conectados diretamente, pode haver um fragmento de ligação. É importante que este fragmento seja alongado, ou seja, seu comprimento seja maior que sua largura, e que seja suficientemente rígido, sendo possível a rotação em torno do eixo longo, mas durante essa rotação, a forma permanece alongada. Isso é muito importante para a formação da fase de cristal líquido. A presença de caudas flexíveis na molécula é importante - são várias caudas de alquil, a presença de vários substituintes polares é importante. Isso é importante para aplicações, pois cria momentos de dipolo e capacidade de reorientação em campos externos, ou seja, essa molécula é composta por duas partes principais: um fragmento mesogênico com algum tipo de substituinte (polar ou não polar) e um fragmento flexível cauda que pode dobrar. Por que é necessário? Ele atua como um plastificante interno, porque se você pegar moléculas rígidas, elas cristalizarão - elas formarão um cristal tridimensional sem mesofases, sem fases de cristal líquido, e uma cauda flexível muitas vezes ajuda a formar uma fase intermediária entre um cristal e um líquido isotrópico comum. Outro tipo de moléculas são moléculas em forma de disco. Aqui está a estrutura geral de tais discos, que também podem formar mesafases, mas têm uma estrutura completamente diferente das fases baseadas em moléculas alongadas. Gostaria de chamar sua atenção para a beleza dos cristais líquidos em um microscópio polarizador.

A microscopia polarizadora é o primeiro método para estudar cristais líquidos, ou seja, já a partir da imagem que um pesquisador observa em um microscópio polarizador de polarizadores cruzados, pode-se julgar que tipo de mesofase, que tipo de fase de cristal líquido é formada. Esta é a imagem típica de uma fase nemática cujas moléculas formam apenas uma ordem de orientação. É assim que se parece a fase esmética. Para que você possa imaginar a escala de tudo isso, ou seja, é muito maior que a escala molecular: a largura da imagem é de centenas de mícrons, ou seja, é uma imagem macroscópica, muito maior que o comprimento de onda da luz visível . E analisando essas imagens, pode-se julgar que tipo de estrutura existe. Naturalmente, existem métodos mais precisos para determinar a estrutura e algumas características estruturais dessas mesofases - métodos como análise de difração de raios X, vários tipos de espectroscopia - isso nos permite entender como e por que as moléculas são empacotadas de uma forma ou de outra.

Outro tipo de imagem é uma solução concentrada de fragmentos curtos de DNA (solução aquosa) - na Universidade do Colorado, eles conseguiram essa imagem. De um modo geral, a importância e as características da formação de fases líquidas cristalinas em objetos biológicos é um tópico para uma grande discussão separada, e não sou especialista nisso, mas posso dizer que muitos polímeros de natureza biológica podem dar um líquido cristalino mas esta é geralmente uma fase cristalina líquida liotrópica, ou seja, a presença de um solvente, como a água, é importante para que esta fase de cristal líquido se forme. Estas são as fotos que recebi.

É assim que se parece a mesofase colestérica - uma das imagens típicas. Eu gostaria de mostrar como as transições de fase são bonitas: quando a temperatura muda, podemos observar a transição de fase.

Com uma mudança na temperatura, uma mudança na refração é observada, então as cores mudam, nos aproximamos da transição - e uma transição para uma fusão isotrópica é observada, ou seja, tudo escurece, uma imagem escura é visível nos polarizadores cruzados.

Em outro caso, é um pouco mais complicado: no início, uma imagem escura é visível, mas isso é a natureza nos enganando, é que as moléculas estão orientadas de modo que pareçam uma fusão isotrópica, mas havia uma fase de cristal líquido . Aqui está a transição para outra fase de cristal líquido - após o resfriamento, mudanças mais ordenadas na orientação. A cor vermelha está associada a uma estrutura helicoidal com um certo passo de hélice, e o passo da hélice muda, a hélice gira, então uma mudança nas cores é observada. Várias declinações são visíveis, ou seja, a espiral é torcida, e agora em algum ponto a cristalização dessa amostra será observada, tudo isso ficará azul. Mostro isso ao fato de que um dos meus motivos pessoais para lidar, por exemplo, com cristais líquidos é sua beleza, olho-os com prazer através de um microscópio, tenho a felicidade de fazer isso todos os dias, e o interesse estético é apoiado por interesse científico. Agora haverá cristalização, tudo acontece em tempo real. Eu não tenho sinos e assobios, é uma saboneteira comum montada em um microscópio, então a qualidade é adequada. Aqui crescem esferulitos deste composto. Este composto foi sintetizado para nós por químicos na República Tcheca. (Nós também sintetizamos compostos LC.) Pouco precisa ser dito sobre por que eles são amplamente utilizados.

Cada um de nós carrega uma pequena quantidade de cristais líquidos conosco, pois todos os monitores de celular são cristais líquidos, sem falar nos monitores de computador, displays, monitores de televisão, e a concorrência séria de monitores de plasma e monitores de LED em geral - que eu saiba (não sou especialista nisso), não. Os cristais líquidos são estáveis, não é necessária muita tensão para mudar a imagem - isso é muito importante. Uma importante combinação é observada nos cristais líquidos, a chamada anisotropia de propriedades, ou seja, as propriedades desiguais em diferentes direções no meio, sua baixa viscosidade, ou seja, fluidez, é possível criar algum tipo de dispositivo óptico que mudaria, reagiria com um tempo de comutação característico de milissegundos ou até microssegundos - é quando o olho não percebe a velocidade dessa mudança, razão pela qual é possível a existência de LCDs e telas de televisão e sensibilidade muito alta a campos externos. Esses efeitos foram descobertos antes mesmo de Fredericksz, mas investigados por ele, e a transição orientacional, sobre a qual falarei agora, é chamada de transição de Fredericksz. Como funciona um simples mostrador de um relógio eletrônico e por que os cristais líquidos são tão amplamente utilizados?

O aparelho fica assim: há uma camada de cristal líquido; os bastões representam a direção da orientação na molécula de cristal líquido, claro que não estão em escala, são muito menores que o resto do design, existem dois polarizadores, eles são cruzados para que, se não houvesse camada de cristal líquido, a luz não passaria por eles. Existem substratos de vidro sobre os quais uma fina camada condutora é aplicada para que um campo elétrico possa ser aplicado; há também uma camada tão complicada que orienta as moléculas de cristal líquido de uma certa maneira, e a orientação é definida de tal forma que no substrato superior as moléculas são orientadas em uma direção e no outro substrato - em uma perpendicular , ou seja, uma orientação de torção das moléculas de cristal líquido é organizada, de modo que a luz , quando incide no polarizador, polariza - entra no meio de cristal líquido e o plano de sua polarização gira após a orientação do cristal líquido molécula - estas são as propriedades das moléculas de cristal líquido. E, consequentemente, devido ao fato de girar na polarização plana de 90 °, a luz em tal geometria passa silenciosamente e, se um campo elétrico for aplicado, as moléculas se alinham ao longo do campo elétrico e, portanto, a luz polarizada não alterar sua polarização e não pode passar por outro polarizador. Isso resulta em uma imagem escura. Na realidade, é usado um espelho em um relógio de pulso e podem ser feitos segmentos que permitem visualizar algum tipo de imagem. Este é o circuito mais simples, claro, monitores de cristal líquido são estruturas muito mais complexas, multicamadas, as camadas costumam ser muito finas - de dezenas de nanômetros a mícrons - mas o princípio é basicamente o mesmo, e essa transição, quando a orientação do moléculas mudam ao longo de um campo elétrico ou magnético (os monitores usam um campo elétrico porque é mais simples), é chamado de transição Freedericksz (efeito) e é usado ativamente em todos esses dispositivos. O primeiro protótipo é um display nemático em um mostrador.

E esta é uma imagem que ilustra o quão pequeno é o campo elétrico necessário para reorientar uma molécula de cristal líquido. Na verdade, esta é uma célula galvânica composta de duas batatas como eletrólito, ou seja, uma voltagem muito pequena na região de 1V é necessária para tal reorientação, razão pela qual essas substâncias receberam tão amplamente uso. Outra aplicação, e estamos falando de cristais líquidos colestéricos, sobre os quais falarei com mais detalhes, se deve ao fato de serem capazes de mudar de cor dependendo da temperatura.

Isso se deve ao diferente passo da espiral, sendo possível visualizar, por exemplo, a distribuição da temperatura. Terminei com cristais líquidos de baixo peso molecular e estou pronto para ouvir suas perguntas sobre eles antes de passar para cristais líquidos de polímeros.

Discussão da palestra. Parte 1

Tatiana Sukhanova, Instituto de Química Bioorgânica: Responda à pergunta de um amador: em que faixa a cor dos cristais líquidos muda e como isso depende de sua estrutura?

Alexey Bobrovsky: Estamos falando de cristais líquidos colestéricos. Aqui a cor muda dependendo do passo da hélice colestérica. Existem colestéricos que refletem seletivamente a luz na região do UV, respectivamente, a região invisível, e existem colestéricos que refletem seletivamente a luz devido a essa periodicidade na região do infravermelho, ou seja, estamos falando de mícrons, dezenas de mícrons, e em no caso das fotos coloridas, que mostrei na microscopia óptica polarizadora, aí é mais complicado, e a cor se deve ao fato de que a luz polarizada, o plano de polarização em um cristal líquido gira diferente, e isso depende do comprimento de onda. Existe uma gama de cores complexa e toda a faixa visível é fechada, ou seja, você pode obter uma variedade de cores.

Boris Dolgin: Você pode me contar um pouco mais sobre a vida?

Alexey Bobrovsky: Sobre a vida? É sobre o papel dos cristais líquidos na biologia?

Boris Dolgin: Sim.

Alexey Bobrovsky: Infelizmente, este não é o meu tópico. Vou linkar o livro no final. Em primeiro lugar, quando eles falam sobre a conexão dos cristais líquidos na biologia, eles falam sobre como eles podem ser usados na medicina - há muitas opções diferentes. Nas membranas das células lipídicas, o estado líquido-cristalino ocorre em temperaturas biológicas razoáveis.

Boris Dolgin: E este não é um artefato inteiramente, e este é um estudo adicional.

Alexey Bobrovsky: Sim. Parece-me que o papel do estado de cristal líquido ainda não é realmente conhecido e, às vezes, há evidências de que o DNA em uma célula pode existir em um estado de cristal líquido, mas esse é um tópico para pesquisas futuras. Este não é o meu campo de estudo. Estou mais interessado em polímeros sintéticos de cristal líquido, sobre os quais continuarei falando.

Boris Dolgin: Os polímeros LC são completamente artificiais?

Alexey Bobrovsky: Sim, basicamente tudo é artificial. A coloração, por exemplo, de alguns besouros e borboletas é devido a tais cristais naturais não líquidos, mas a um estado cristalino líquido congelado devido a polímeros biológicos quitinosos. Assim se distribuiu a evolução, que a coloração não se deve aos pigmentos, mas sim à astuta estrutura dos polímeros.

Mikhail Potanin R: Tenho uma pergunta sobre a sensibilidade magnética dos cristais líquidos. Quão sensíveis eles são aos campos magnéticos da Terra? Eles podem fazer bússolas?

Alexey Bobrovsky: Não. Infelizmente, aconteceu. O que determina a sensibilidade dos cristais líquidos? Existe o conceito de suscetibilidade e permissividade diamagnética e, no caso de um campo elétrico, tudo é muito mais conveniente e melhor, ou seja, basta aplicar 1 V a essa célula de cristal líquido - e tudo será reorientado , e no caso de um campo magnético, estamos falando de teslas - tais forças de campo incomparavelmente maiores que a força do campo magnético da Terra,

Lev Moskovkin: Eu posso ter uma pergunta completamente amadora. A palestra é absolutamente encantadora, a satisfação estética é grande, mas a apresentação em si é menor. As fotos que você mostrou lembram o núcleo - elas também são esteticamente ativas - e a reação de Jabotinsky, embora suas fotos não sejam cíclicas. Obrigada.

Alexey Bobrovsky R: Não estou pronto para responder a esta pergunta. Isso precisa ser analisado na literatura. Em polímeros e cristais líquidos existe uma teoria de “scaling” (escalonamento), ou seja, auto-semelhança. Acho difícil responder a esta pergunta, não sou competente neste tópico.

Natália: Agora eles estão concedendo Prêmios Nobel a cientistas russos. Na sua opinião, Fredericks, se tivesse sobrevivido, poderia ter recebido esse prêmio? Em geral, algum dos cientistas que trataram desse tema recebeu o Prêmio Nobel?

Alexey Bobrovsky R: Acho que, claro, Fredericks seria o primeiro candidato. Ele morreu em um acampamento durante a guerra. Se ele tivesse vivido até 1968-1970, teria sido o primeiro candidato ao Prêmio Nobel - isso é bastante óbvio. Ainda um grande físico, mas não foi premiado (estamos falando de nossos cientistas), - Tsvetkov - o fundador da escola de físicos em São Petersburgo, infelizmente, desmoronou em um grau ou outro. Não considerei especificamente a questão de quem recebeu o Prêmio Nobel de cristais líquidos, não a estudei, mas, na minha opinião, apenas Paul de Genne recebeu o Prêmio Nobel de polímeros e cristais líquidos.

Boris Dolgin: A moda para o estudo de cristais líquidos foi para sempre?

Alexey Bobrovsky: Sim, claro, não há mais hype, porque muito já está claro com a mesofase mais simples (fase de cristal líquido nemática), e é claro que é o mais ideal para uso. Ainda há algum interesse em fases mais complexas, pois pode-se obter algumas vantagens sobre a bem estudada, mas o número de publicações sobre o estado do cristal líquido está diminuindo.

Boris Dolgin: Ou seja, você não vê nenhum salto qualitativo na compreensão, nenhuma zona onde haveria um mistério global.

Alexey Bobrovsky: Acho melhor não prever, porque tudo pode acontecer. A ciência nem sempre se desenvolve de forma consistente. Às vezes há saltos estranhos, então não me comprometo a fazer previsões.

Konstantin Ivanovich: Eu gostaria de saber o quão seguro eles são para a vida humana.

Alexey Bobrovsky R: As pessoas que fabricam LCDs são testadas quanto à segurança. Se você beber um litro de cristal líquido, provavelmente ficará ruim, mas como os miligramas são usados, não há perigo sério. É muito mais seguro do que quebrado, vazando mercúrio de um termômetro. É completamente incomparável em danos. Agora existem estudos sobre a utilização de cristais líquidos. Ouvi um relatório em que essa questão é levada a sério, que já existe muita sucata e como ela pode ser recuperada, mas as preocupações ambientais são mínimas. Eles estão seguros.

Boris Dolgin: Houve uma coisa muito interessante no final. Se você imaginar um monitor LCD usado e assim por diante. O que vai acontecer com ele a seguir, o que acontece? Como ele é descartado - ou não descartado, ou de alguma forma decomposto, ou permanece?

Alexey Bobrovsky: Acho que as moléculas de cristal líquido são a primeira coisa que se decompõe sob a influência de influências externas.

Boris Dolgin: Ou seja, não há especificidade especial aqui?

Alexey Bobrovsky: Claro que não. Acho que os problemas com a reciclagem de plásticos e polímeros são muito mais complicados por lá.

Oleg: Diga-me, por favor, o que determina a faixa de temperatura das fases de cristal líquido? Como você sabe, todos os monitores modernos operam em uma faixa de temperatura muito ampla. Como você conseguiu isso e quais propriedades e estrutura da matéria as determinam?

Alexey Bobrovsky: Ótima pergunta. De fato, os compostos comuns, a maioria dos compostos orgânicos que são sintetizados individualmente, têm tais temperaturas, como mostrei, o benzoato de colesterol funde a 140°, depois a decomposição isotrópica a 170°. Existem substâncias individuais que têm um ponto de fusão baixo, próximo à temperatura ambiente, e se transformam em um líquido isotrópico comum na região de 50°, mas para realizar uma faixa de temperatura tão ampla, até temperaturas abaixo de zero, as misturas tiveram que ser feito. Composições mistas convencionais de diferentes substâncias, quando misturadas, seu ponto de fusão é bastante reduzido. Tal truque. Geralmente são séries homólogas, o que se usa nos displays é um derivado bifenil, onde não há X e um substituinte nitrila, e caudas de diferentes comprimentos são tomadas como caudas alquil, e uma mistura de 5-7 componentes permite reduzir o ponto de fusão abaixo de 0 °, deixando a temperatura de iluminação, ou seja, a transição do cristal líquido para a fase isotrópica, acima de 60 °, - isso é um truque.

Texto da palestra. Parte 2

Em primeiro lugar, gostaria de dizer o que são polímeros.

Polímeros são compostos que são obtidos por repetição repetida, ou seja, ligação química de unidades idênticas - no caso mais simples, as mesmas, como no caso do polietileno, são unidades CH 2 interligadas em uma única cadeia. Claro que existem moléculas mais complexas, até moléculas de DNA, cuja estrutura não se repete, se organiza de forma muito complexa.

Os principais tipos de topologia de polímeros: as moléculas mais simples são moléculas de cadeia linear, existem polímeros ramificados em forma de pente. Polímeros em pente têm desempenhado um papel importante na produção de polímeros de cristal líquido. Os anéis ligados em forma de estrela de policatenanos são as mais diversas formas moleculares. Quando o estado do cristal líquido estava sendo estudado com força e principalmente, quando os cristais líquidos estavam sendo estudados, surgiu uma ideia: é possível combinar as propriedades ópticas únicas dos cristais líquidos com as boas propriedades mecânicas dos polímeros - a capacidade de formar revestimentos, filmes, alguns produtos? E o que me veio à mente em 1974 (houve a primeira publicação) - no final dos anos 60 - início dos anos 70, eles começaram a oferecer diferentes abordagens para a obtenção de polímeros de cristal líquido.

Uma das abordagens é ligar moléculas em forma de bastão, em forma de bastão, a uma macromolécula linear, mas descobriu-se que tais polímeros não formam uma fase de cristal líquido, são vidros frágeis comuns que, quando aquecidos, começam a se decompor e não dê nada. Então, paralelamente, em dois laboratórios (falarei sobre isso com mais detalhes posteriormente), foi proposta uma abordagem para anexar essas moléculas em forma de bastão à cadeia principal do polímero por meio de espaçadores flexíveis - ou desacoplamento, em russo. E então acontece o seguinte: há uma pequena autonomia entre a cadeia polimérica principal, ela vai em grande parte de forma independente, e o comportamento das moléculas em forma de bastonete, ou seja, a cadeia polimérica principal não impede a formação de um cristal líquido fase por fragmentos em forma de bastonete.

Essa abordagem acabou sendo muito frutífera e, paralelamente, em dois laboratórios - no laboratório de Nikolai Alfredovich Plate na União Soviética e no laboratório de Ringsdorf - essa abordagem foi proposta independentemente, e estou feliz em trabalhar agora no laboratório de Valery Petrovich Shibaev na Faculdade de Química da Universidade Estadual de Moscou, ou seja, trabalho no laboratório onde tudo foi inventado. Naturalmente, houve disputas sobre prioridades, mas isso não importa.

Os principais tipos de polímeros de cristal líquido. Não vou falar sobre essas cadeias principais ou grupos de backbone (esse é um tipo de polímeros), vou falar principalmente sobre polímeros de cristal líquido em forma de pente, nos quais fragmentos em forma de bastonete são conectados à cadeia principal por meio de um alifático flexível dissociação.

Uma vantagem importante da abordagem para a criação de polímeros de cristal líquido em termos de síntese e combinação de diferentes propriedades é a possibilidade de obtenção de homopolímeros. Ou seja, pega-se um monômero capaz de formar uma molécula em cadeia, por exemplo, devido à dupla ligação mostrada esquematicamente aqui, e pode-se obter um homopolímero, ou seja, um polímero cujas moléculas consistem nos mesmos fragmentos em forma de bastonete , ou você pode fazer copolímeros combinando dois fragmentos diferentes, - ambos podem formar uma mesofase, ou fragmentos não mesogênicos podem ser combinados com fragmentos mesogênicos, e acontece que temos a capacidade de forçar quimicamente componentes heterogêneos a estarem em um sistema polimérico. Em outras palavras, se eles tentassem misturar tal monômero com tal monômero sem ligação química, eles dariam duas fases separadas, e ligando-os quimicamente, nós os forçamos a estarem no mesmo sistema, e então eu vou mostrar como é bom isto é.

Uma importante vantagem e diferença entre os cristais líquidos poliméricos e os cristais líquidos de baixo peso molecular é a possibilidade de formar um estado vítreo. Se você observar a escala de temperatura, temos uma fase isotrópica em altas temperaturas, quando a temperatura cai, forma-se uma fase líquida cristalina (sob essas condições, o polímero parece um líquido muito viscoso), e quando resfriado, uma transição para um estado vítreo é observado. Esta temperatura é geralmente próxima da temperatura ambiente ou ligeiramente acima da temperatura ambiente, mas isso depende da estrutura química. Assim, em contraste com compostos de baixo peso molecular, que são líquidos ou passam para um estado cristalino, a estrutura muda. No caso dos polímeros, essa estrutura fica congelada em um estado vítreo que pode persistir por décadas, e isso é importante do ponto de vista de aplicação, digamos para o registro de armazenamento de informações, podemos alterar a estrutura e orientação do molécula, fragmentos da molécula e congelá-los à temperatura ambiente. Esta é uma importante diferença e vantagem de polímeros de compostos de baixo peso molecular. Para que mais servem os polímeros?

Este vídeo demonstra um elastômero de cristal líquido, ou seja, parece um elástico que encolhe quando aquecido e expande quando resfriado. Este trabalho foi retirado da Internet. Este não é o meu trabalho, aqui está uma imagem acelerada, ou seja, na realidade, infelizmente, essa transição é observada por dezenas de minutos. Por que isso está acontecendo? O que é um elastômero de cristal líquido, que tem uma temperatura de transição vítrea suficientemente baixa, ou seja, está em um estado elástico à temperatura ambiente, mas as macromoléculas são reticuladas, e se sintetizarmos um filme na fase de cristal líquido, então o polímero A cadeia repete ligeiramente a orientação dos grupos mesogênicos e, se a aquecermos, os grupos mesogênicos passam para um estado desordenado e, consequentemente, transferem as principais cadeias poliméricas para um estado desordenado, e a anisometria das bobinas macromoleculares muda. Isso leva ao fato de que durante o aquecimento, durante a transição da mesofase para a fase isotrópica, é observada uma mudança nas dimensões geométricas da amostra devido a uma mudança na forma das bobinas de polímero. No caso de cristais líquidos de baixo peso molecular, isso não pode ser observado. Dois grupos na Alemanha, Finkelmann, Zentel e outros grupos estavam fazendo muitas dessas coisas. O mesmo pode ser observado sob a influência da luz.

Existem muitos trabalhos sobre polímeros fotocrômicos que contêm um fragmento de azobenzeno - dois anéis de benzeno ligados por uma ligação dupla NN. O que acontece quando esses fragmentos moleculares são expostos à luz? Observa-se a chamada isomerização trans-cis, e o fragmento em forma de bastonete, quando irradiado com luz, transforma-se em uma forma cis curva chanfrada, um fragmento curvo. Isso também leva ao fato de que a ordem no sistema cai significativamente, e como vimos anteriormente durante o aquecimento, também durante a irradiação, as dimensões geométricas diminuem, a forma do filme muda, neste caso observamos uma redução.

Vários tipos de deformações de flexão podem ser realizados durante a irradiação, ou seja, tal flexão do filme pode ser realizado quando irradiado com luz UV. Quando exposto à luz visível, observa-se isomerização cis-trans reversa e este filme se expande. Todos os tipos de opções são possíveis - isso pode depender da polarização da luz incidente. Estou falando sobre isso porque agora é uma área bastante popular de pesquisa em polímeros de cristal líquido. Eles até conseguem fazer alguns dispositivos baseados nisso, mas até agora, infelizmente, os tempos de transição são bastante longos, ou seja, a velocidade é baixa e, portanto, é impossível falar sobre qualquer uso específico, mas, no entanto, são esses músculos criados artificialmente, que agem, funcionam quando a temperatura muda ou quando expostos à luz de diferentes comprimentos de onda. Agora eu gostaria de falar um pouco sobre o meu trabalho diretamente.

Qual é o propósito do meu trabalho, nosso laboratório. Já falei sobre a vantagem da copolimerização, sobre a possibilidade de combinar fragmentos completamente diferentes em um material polimérico, e a principal tarefa, a principal abordagem para criar polímeros de cristal líquido multifuncionais tão diferentes, é a copolimerização de uma ampla variedade de monômeros funcionais que podem ser mesogênicas, ou seja, responsáveis pela formação de fases de cristal líquido, quirais (falarei sobre a quiralidade mais adiante), fotocrômicas, ou seja, são capazes de mudar sob a ação da luz, eletroativas, que carregam uma grande momento dipolar e podem se reorientar sob a ação do campo, vários tipos de grupos funcionais que podem, por exemplo, interagir com íons metálicos, e variações materiais são possíveis. E esta é uma macromolécula hipotética em forma de pente aqui, mas na realidade obtemos copolímeros duplos ou ternários que contêm diferentes combinações de fragmentos e, portanto, podemos alterar as propriedades ópticas e outras desses materiais com diferentes influências, por exemplo, luz e campo elétrico. Um exemplo é a combinação de quiralidade e fotocromismo.

Já falei sobre a mesofase colestérica - o fato é que uma estrutura molecular helicoidal é formada com um certo passo de hélice, e tais sistemas têm uma reflexão seletiva da luz devido a essa periodicidade. Este é um desenho esquemático de uma seção de filme: um certo passo espiral, e o fato é que a reflexão seletiva está linearmente relacionada ao passo espiral - proporcional ao passo espiral, ou seja, alterando o passo espiral de uma maneira ou de outra, podemos mudar a cor do filme, o comprimento de onda da reflexão seletiva. O que causa tal estrutura com um certo grau de torção? Para que tal estrutura se forme, é necessário introduzir fragmentos quirais na fase nemática.

A quiralidade molecular é a propriedade das moléculas de serem incompatíveis com sua imagem especular. O fragmento quiral mais simples que temos à nossa frente são as duas palmas das mãos. Eles são aproximadamente uma imagem espelhada um do outro e não são comparáveis de forma alguma. A quiralidade molecular introduz no sistema nemático a capacidade de torcer, de formar uma hélice. Deve-se dizer que ainda não existe uma teoria inteligível e bem explicativa da torção espiral, mas, no entanto, ela é observada.

Há um parâmetro importante, não vou me debruçar sobre isso - esta é a força de torção, e descobriu-se que a força de torção - a capacidade dos fragmentos quirais de formar uma estrutura helicoidal - depende fortemente da geometria dos fragmentos quirais.

Obtivemos copolímeros quirais-fotocrômicos que contêm um fragmento mesogênico (representado por um bastão azul) - responsável pela formação de uma fase de cristal líquido do tipo nemático. Obteve-se copolímeros com fragmentos fotocrômicos quirais que, por um lado, contêm uma molécula (grupo) quiral e, por outro, um fragmento capaz de fotoisomerização, ou seja, de alterar a geometria sob a ação de luz, e ao irradiar tais moléculas, induzimos a isomerização trans-cis, alteramos a estrutura do fragmento fotocrômico quiral e - como resultado - sua capacidade de induzir a eficiência de induzir uma hélice colestérica, ou seja, desta forma podemos, por exemplo, desenrolar a hélice colestérica sob a ação da luz, podemos fazê-lo de forma reversível ou irreversível. Como é o experimento, o que podemos implementar?

Temos uma seção de um filme colestérico de um polímero colestérico. Podemos irradiá-lo usando uma máscara e induzir isomerização localmente, durante a isomerização, a estrutura dos fragmentos quirais muda, sua capacidade de torção diminui e o desenrolamento da hélice é observado localmente, e como o desenrolamento da hélice é observado, podemos alterar o comprimento de onda da reflexão seletiva da cor, isto é, filmes coloridos.

As amostras que foram obtidas em nosso laboratório são amostras de polímeros irradiadas através de uma máscara. Podemos gravar vários tipos de imagens nessas fitas. Isso pode ser de interesse aplicado, mas gostaria de observar que a ênfase principal em nosso trabalho é o estudo da influência da estrutura de tais sistemas no projeto molecular, na síntese de tais polímeros e nas propriedades de tais sistemas. . Além disso, aprendemos não apenas a controlar a luz, o comprimento de onda da reflexão seletiva, mas também a controlar a eletricidade. Por exemplo, podemos gravar algum tipo de imagem colorida e então, aplicando um campo elétrico, de alguma forma alterá-la. Devido à versatilidade de tais materiais. Tais transições - desenrolamento da espiral - podem ser reversíveis.

Depende da estrutura química específica. Por exemplo, podemos fazer com que o comprimento de onda da reflexão seletiva (na verdade, cor) dependa do número de ciclos de escrita e apagamento, ou seja, quando irradiados com luz ultravioleta, desenrolamos a espiral e o filme passa de verde para vermelho , e então podemos aquecê-lo a uma temperatura de 60 ° e induzir o spin reverso. Desta forma, muitos ciclos podem ser realizados. Para concluir, gostaria de voltar um pouco ao aspecto estético dos cristais líquidos e dos polímeros de cristal líquido.

Mostrei e falei um pouco sobre a fase azul - uma estrutura complexa, muito interessante, ainda estão sendo estudadas, as nanopartículas são introduzidas lá e observam o que muda lá, e em cristais líquidos de baixo peso molecular essa fase existe em algumas frações de graus (2 ° -3 °, mas não mais), eles são muito instáveis. Basta empurrar levemente a amostra - e essa bela textura, um exemplo disso é mostrado aqui, é destruída, e em polímeros em 1994-1995 consegui, aquecendo os filmes por um longo tempo, queimando a certas temperaturas, para ver texturas tão bonitas de fases azuis colestéricas, e consegui sem nenhum truque (sem usar nitrogênio líquido) apenas esfriar esses filmes e observar essas texturas. Mais recentemente, encontrei essas amostras. Já se passaram 15 anos - e essas texturas permaneceram absolutamente inalteradas, ou seja, a estrutura astuta das fases azuis, como alguns insetos antigos em âmbar, permaneceu fixa por mais de 10 anos.

Isso, é claro, é conveniente do ponto de vista da pesquisa. Podemos colocá-lo em um microscópio de força atômica, estudar seções de tais filmes - é conveniente e bonito. Isso é tudo para mim. Gostaria de consultar a literatura.

O primeiro livro de Anatoly Stepanovich Sonin, li há mais de 20 anos, em 1980, pela editora Centaur and Nature, então, ainda estudante, me interessei por cristais líquidos, e aconteceu que Anatoly Stepanovich Sonin foi revisor da minha tese. Uma publicação mais moderna é o artigo do meu conselheiro científico Valery Petrovich Shibaev "Cristais líquidos na química da vida". Há uma enorme quantidade de literatura em língua inglesa; Se houver interesse e desejo, você pode encontrar muitas coisas sozinho. Por exemplo, o livro de Dirking Liquid Crystal Textures. Recentemente encontrei um livro que foca na aplicação de cristais líquidos em biomedicina, então se alguém estiver interessado nesse aspecto em particular, então eu recomendo. Existe um e-mail para comunicação, estarei sempre a disposição para tirar suas dúvidas e quem sabe enviar alguns artigos caso haja interesse. Obrigado pela sua atenção.

Discussão da palestra. Parte 2

Alexey Bobrovsky: Era necessário mostrar alguma química específica. Esta é a minha omissão. Não, esta é uma síntese orgânica de vários estágios. Algumas substâncias simples são tomadas, em frascos lembra cozinha química, moléculas no decorrer de tais reações são combinadas em substâncias mais complexas, são liberadas em quase todas as etapas, são analisadas de alguma forma, a concordância da estrutura que queremos obter é estabelecido com esses dados espectrais que os instrumentos nos fornecem, para que possamos ter certeza de que essa é a substância de que precisamos. Esta é uma síntese sequencial bastante complexa. Claro, os polímeros de cristal líquido são uma síntese ainda mais trabalhosa para obter. Parece que os pós laranjas são feitos de vários pós brancos. O polímero de cristal líquido parece um elástico, ou é uma substância sólida sinterizada, mas se você o aquecer, faça um filme fino (é possível quando aquecido), então essa substância incompreensível fornece belas imagens em um microscópio.

Boris Dolgin: Eu tenho uma pergunta, talvez de outra esfera, na verdade, talvez primeiro Leo, depois eu, para não desviar da parte real.

Lev Moskovkin: Você realmente me fascinou com a palestra de hoje, para mim esta é a descoberta de algo novo. As perguntas são simples: quão grande é a força muscular? Para que ele trabalha? E por ignorância, o que é textura, como difere da estrutura? Depois de sua palestra, parece-me que tudo o que se organiza na vida, tudo devido aos cristais líquidos, também é muito regulado pela luz e por um impulso fraco. Muito obrigado.

Alexey Bobrovsky R: Claro que não se pode dizer que tudo é regulado por cristais líquidos, claro que não. Existem diferentes formas de auto-organização da matéria, e o estado de cristal líquido é apenas uma dessas formas de auto-organização. Quão fortes são os músculos de polímeros? Não conheço as características quantitativas, em comparação com os dispositivos à base de ferro existentes, grosso modo, claro, eles não são tão fortes, mas quero dizer que os coletes à prova de balas modernos, por exemplo, contêm material Kivlar - uma fibra que tem uma estrutura de cristal líquido do tipo cadeia principal, polímero com grupos mesogênicos na cadeia principal. No decorrer da produção desta fibra, as macromoléculas são puxadas ao longo da direção da tração e uma força muito alta é fornecida, o que torna possível fazer fibras fortes para armaduras, atuadores ou músculos em desenvolvimento, mas forças muito fracas podem ser alcançado lá. A diferença entre textura e estrutura. Textura é um conceito que é usado por pessoas que se dedicam a tapetes, design de coisas, algumas coisas visuais, design artístico, ou seja, é antes de tudo um visual. Felizmente, a textura dos cristais líquidos, ou seja, a imagem característica, ajuda muito na determinação da estrutura de um cristal líquido, mas são, na verdade, conceitos diferentes.

Oleg Gromov, : Você disse que existem estruturas de cristal líquido de polímeros que têm efeito fotocrômico e sensibilidade elétrica e magnética. A questão é. Também é conhecido em mineralogia que na década de 1950 Chukhrov descreveu formações cristalinas líquidas de composição inorgânica, e sabe-se que existem polímeros inorgânicos, respectivamente, a questão é: existem polímeros cristalinos líquidos inorgânicos e, em caso afirmativo, é possível para executar essas funções, e como eles são implementados neste caso?

Alexey Bobrovsky: A resposta é mais não do que sim. A química orgânica, a capacidade do carbono de formar uma variedade de compostos diferentes, tornou possível realizar um design colossal de vários tipos de cristais líquidos de baixo peso molecular, compostos poliméricos e, em geral, portanto, podemos falar sobre algum tipo da diversidade. São centenas de milhares de substâncias de polímeros de baixo peso molecular, que podem dar uma fase de cristal líquido. No caso de polímeros inorgânicos, não sei, a única coisa que me vem à mente são algumas suspensões de óxido de vanádio, que também parecem polímeros, e suas estruturas geralmente não estão exatamente estabelecidas, e isso está em fase de pesquisa. Acabou ficando um pouco longe do principal "mainstream" científico, quando todos estão trabalhando no design de cristais líquidos orgânicos comuns, e realmente pode haver formações de fases de cristais líquidos liotrópicos, quando a fase é induzida não por uma mudança em temperatura, mas principalmente pela presença de um solvente, ou seja, estes são geralmente nanocristais de forma necessariamente alongada, que devido ao solvente pode formar uma ordem orientacional. O óxido de vanádio especialmente preparado dá isso. Outros exemplos, talvez, eu não sei. Eu sei que existem vários exemplos desse tipo, mas dizer que se trata de um polímero não é totalmente correto.

Oleg Gromov, Instituto de Bioquímica e Química Analítica da Academia Russa de Ciências: E como então considerar as formações de cristal líquido descobertas por Chukhrov e outros nos anos 50?

Alexey Bobrovsky: Não sei, infelizmente, esta área está longe de mim. Pelo que sei, parece-me que é impossível falar com certeza sobre o estado líquido cristalino, porque a palavra "líquido", para ser sincero, não se aplica a polímeros que estão em estado vítreo. É incorreto dizer que esta é uma fase de cristal líquido, é correto dizer "fase de cristal líquido congelada". Provavelmente similaridade, uma ordem degenerada, quando não há ordem tridimensional, mas há uma ordem bidimensional - este é provavelmente um fenômeno geral, e se você pesquisar, poderá encontrar muitos lugares. Se você enviar links para essas obras para o meu e-mail, ficarei muito grato.

Boris Dolgin: É muito bom quando você consegue se tornar mais uma plataforma onde cientistas de diferentes especialidades podem manter contato.

Alexey Bobrovsky: É muito bom

Voz do salão: Outra pergunta amadora. Você disse que os polímeros de cristal líquido fotocrômicos têm uma resposta relativamente lenta a uma mudança no ambiente. Qual é a velocidade aproximada deles?

Alexey Bobrovsky: Estamos falando de uma resposta em poucos minutos. No caso de exposição à luz forte em filmes muito finos, as pessoas obtêm uma segunda resposta, mas até agora tudo isso é lento. Existe esse problema. Existem efeitos que estão relacionados a outra coisa (não falei sobre isso): temos um filme de polímero, e há fragmentos fotocrômicos nele, e podemos agir com luz polarizada de intensidade suficiente, e essa luz pode causar difusão rotacional , ou seja, a rotação dessas moléculas perpendicular ao plano de polarização - existe tal efeito, foi descoberto há muito tempo inicialmente, agora também está sendo investigado, e também estou fazendo isso. Com uma intensidade de luz suficientemente alta, os efeitos podem ser observados em milissegundos, mas geralmente isso não está associado a uma mudança na geometria do filme, é dentro, antes de tudo, da mudança das propriedades ópticas.

Alexey Bobrovsky: Houve uma tentativa de fazer material para registrar informações, e houve tais desenvolvimentos, mas, até onde eu sei, esses materiais não podem competir com a gravação magnética existente, outros materiais inorgânicos, então o interesse de alguma forma morreu nessa direção, mas isso não significa que ele não será reiniciado novamente.

Boris Dolgin: O surgimento de, digamos, novos requisitos devido a algo.

Alexey Bobrovsky: O lado utilitário das coisas não me interessa muito.

Boris Dolgin: Minha pergunta está parcialmente relacionada a isso, mas não sobre como você pode usá-lo, é um pouco organizacionalmente utilitário. Na área em que você trabalha em seu departamento e assim por diante, você, como dissemos, tem projetos conjuntos, pedidos de algumas estruturas de negócios e assim por diante. Como se organiza a interação geralmente nessa área: o cientista-pesquisador, relativamente falando, um inventor/engenheiro ou inventor, e depois um engenheiro, talvez sujeitos diferentes, então, relativamente falando, algum tipo de empresário que entende o que fazer com isso, talvez, mas isso é improvável, um investidor que está disposto a dar dinheiro a um empresário para que ele possa implementar este, como dizem agora, projeto inovador? Como essa cadeia está organizada em seu ambiente, na medida em que você de alguma forma entrou em contato com ela?

Alexey Bobrovsky: Até agora não existe tal cadeia, e se haverá uma é desconhecida. Em princípio, a forma ideal de financiamento é a forma como a ciência fundamental convencional é financiada. Se tomarmos como base a RFBR e tudo que já foi discutido muitas vezes, porque pessoalmente eu não gostaria de fazer algo tão aplicado, uma ordem.

Boris Dolgin: É por isso que estou falando de assuntos diferentes e em nenhum caso digo que um cientista deve ser engenheiro e empresário, e assim por diante. Estou falando apenas de assuntos diferentes, sobre como a interação pode ser configurada, como, talvez, a interação já esteja funcionando.

Alexey Bobrovsky R: Recebemos várias propostas de fora, mas são principalmente empresas de Taiwan, Coréia, Ásia, para vários tipos de trabalho relacionados ao uso de polímeros de cristal líquido para várias aplicações de exibição. Tivemos um projeto conjunto com a Philips, Merck e outros, mas isso está dentro da estrutura de um projeto conjunto - estamos fazendo parte de algum trabalho de pesquisa, e essa produção intelectual ou saída na forma de amostras de polímeros tem uma continuação ou não, mas na maioria das vezes termina com uma troca de opiniões, algum tipo de desenvolvimento científico, mas isso ainda não alcançou nenhuma aplicação. Sério, você não pode dizer.

Boris Dolgin: Você é comissionado para um tipo de pesquisa, o desenvolvimento de alguma opção, alguma ideia.

Alexey Bobrovsky: Em geral, sim, isso acontece, mas não gosto dessa forma de trabalho (meu sentimento pessoal). O que quer que me venha à mente, eu faço o máximo possível, e não para que alguém dissesse: "Faça tal e tal filme com tais propriedades". Eu não estou interessado.

Boris Dolgin: Imagine uma pessoa interessada. Como ele, ele, que está interessado em refinar suas idéias científicas gerais que você recebeu de seu interesse altruísta, realmente científico, como ele poderia interagir com você de tal maneira que seria realmente interessante para vocês dois? O que é o organograma?

Alexey Bobrovsky: Acho difícil responder.

Boris Dolgin: Seminários gerais? O que poderia ser? Não existem tais tentativas - algum tipo de engenheiros? ..

Alexey Bobrovsky: No âmbito de um projeto conjunto, tudo pode ser realizado. Algum tipo de interação é bem possível, mas provavelmente não entendi muito bem a pergunta, qual é o problema?

Boris Dolgin: Até agora, o problema é a falta de interação entre os diferentes tipos de estruturas. Isso se resume a você como cientista, ou se resume a fazer coisas que você pode não querer fazer. Este é o problema.

Alexey Bobrovsky: É um problema de subfinanciamento colossal

Boris Dolgin: Imagine que haverá financiamento adicional, mas a necessidade de desenvolvimento técnico não desaparecerá disso. Como você pode passar de você para a tecnologia de uma maneira que o satisfaça?

Alexey Bobrovsky: O fato é que a ciência moderna é bastante aberta, e o que eu faço, eu publico - e quanto antes melhor.

Boris Dolgin: Então você está pronto para compartilhar os resultados, esperando que aqueles que têm um gosto possam aproveitar isso?

Alexey Bobrovsky: Se alguém ler o meu artigo e tiver alguma ideia, sim, ficarei apenas agradecido. Se surgirem desenvolvimentos específicos desta publicação, haverá patentes, dinheiro, mas pelo amor de Deus. Desta forma, eu ficaria feliz, mas, infelizmente, na realidade, tudo existe em paralelo, não há saída. A história da ciência mostra que muitas vezes há um atraso em uma aplicação específica após alguma descoberta fundamental - grande ou pequena.

Boris Dolgin: Ou após algum pedido.

Alexey Bobrovsky: Ou então.

Lev Moskovkin: Eu tenho uma pergunta um pouco provocativa. O tema que Boris levantou é muito importante. Existe a influência de uma certa moda aqui (isso foi ouvido em uma das palestras sobre sociologia)? Você disse que não está na moda lidar com cristais líquidos agora. Isso não significa que, como eles não estão sendo tratados, não são necessários, talvez esse interesse retorne e, o mais importante ...

Boris Dolgin: Ou seja, Leo nos traz de volta à questão dos mecanismos da moda na ciência como em uma determinada comunidade científica.

Lev Moskovkin: Aliás, Tchaikovsky também falou sobre isso, onde a moda é extremamente forte em todas as ciências. A segunda pergunta: eu sei muito bem como foram escolhidas as autoridades em ciência capazes de generalizar. Você pode publicar seus materiais o quanto quiser, eu pessoalmente nunca os encontrei, para mim essa é uma camada inteira que eu simplesmente não conhecia. Generalizar de maneira a entender o valor disso para entender a mesma vida, para entender o que mais podemos fazer. Obrigada.

Boris Dolgin: Eu não entendi a segunda pergunta, mas vamos lidar com a primeira por enquanto - sobre moda na ciência. Qual é o mecanismo de por que não está na moda agora, há algum perigo nisso?

Alexey Bobrovsky: Eu não vejo nenhum perigo. É claro que as questões relacionadas ao financiamento são importantes, mas, no entanto, parece-me que, em muitos aspectos, a ciência agora se baseia em pessoas específicas que têm interesses pessoais específicos, um interesse neste ou naquele problema. É claro que as condições ditam algumas restrições, no entanto, a atividade de pessoas específicas leva ao fato de que uma determinada área se desenvolve, como tudo se desenvolve. Apesar do fato de que muito se fala sobre o fato de que a ciência se tornou coletiva. De fato, agora existem grandes projetos, às vezes bastante bem-sucedidos, mas, no entanto, o papel do indivíduo na história da ciência é enorme até agora. Os gostos e interesses pessoais desempenham um papel essencial. É claro que, como no caso dos cristais líquidos, esse desenvolvimento da eletrônica serviu de grande impulso para o desenvolvimento das pesquisas sobre cristais líquidos, quando perceberam que os cristais líquidos podem ser usados e ganhar dinheiro com isso, naturalmente, muito dinheiro foi para pesquisa. É claro que essa conexão ...

Boris Dolgin: Feedback de negócios e ciência.

Alexey Bobrovsky: ...essa é uma das características da ciência moderna, quando um pedido vem de pessoas que ganham dinheiro e produzem um produto - e então a pesquisa é financiada e, consequentemente, há uma mudança de ênfase do que é interessante para o que é lucrativo. Tem seus prós e contras, mas é assim que é. De fato, agora o interesse pelos cristais líquidos secou gradualmente, porque tudo o que poderia ser extraído já está sendo produzido, e ainda há algo a ser melhorado. Não sei, nunca pensei seriamente nisso, no entanto, existem vários tipos de aplicações de exibição, em aplicações optoeletrônicas de cristais líquidos (as pessoas estão trabalhando nisso), como sensores, até o fato de que o trabalho está em andamento no possibilidade de usar cristais líquidos como um sensor biológico moléculas. Então, em geral, acho que o interesse simplesmente não vai secar, além disso, uma grande onda de pesquisas está relacionada ao fato de que eles começaram a dar dinheiro para o nano. Em princípio, existe, apesar de ser uma moda tão popular - colocar nanopartículas em cristais líquidos, o número de trabalhos é grande, mas entre eles existem bons trabalhos interessantes relacionados a esse tópico, ou seja, o que acontece com nano-objetos quando eles entram em um meio de cristal líquido que efeitos aparecem. Eu acho que o desenvolvimento é possível em termos de obtenção de todos os tipos de dispositivos complexos diferentes, o que está associado ao aparecimento de metamateriais que têm propriedades ópticas muito interessantes - são estruturas incomuns que são feitas de várias maneiras em combinação com cristais líquidos, novos efeitos e novas aplicações são possíveis. Agora estou revisando artigos na revista Liquid Crystals, e seu nível está caindo, e o número de bons artigos está diminuindo, mas isso não significa que tudo esteja ruim, e a ciência dos cristais líquidos não morrerá, porque esta é uma assunto muito interessante. A queda nos juros não me parece uma catástrofe.

Boris Dolgin: Aqui passamos calmamente para a segunda pergunta feita por Leo. Se algum tipo de teoria fundamentalmente nova nascer com base na existente, prometendo algo mais para cristais líquidos, aparentemente, o interesse aumentará imediatamente.

Alexey Bobrovsky: é possível que isso aconteça.

Boris Dolgin: Até onde eu entendo a questão, é disso que estamos falando, há textos intracientíficos que gradualmente mudam algo no entendimento, há textos inovadores que mudam radicalmente, mas ao mesmo tempo uma espécie de interface entre especialistas e sociedade, talvez composta pelos mesmos cientistas, mas de outras áreas, existem alguns trabalhos generalizantes que nos explicam como soldar essas peças em algum tipo de quadro geral. Pelo que entendi, Leo nos falou sobre isso, perguntando como se escolhe, e quem escreve essas obras generalizantes?

Alexey Bobrovsky: Existe esse conceito - jornalismo científico, que não é muito desenvolvido em nosso país, mas existe em todo o mundo, e posso imaginar como é desenvolvido lá e, no entanto, também existe em nosso país. A atual palestra pública também aponta para isso.

Boris Dolgin: Não se pode dizer que alguém fecha especificamente o escopo de trabalho.

Alexey Bobrovsky: Não, ninguém fecha nada, pelo contrário, todos os cientistas normais fazem o possível para mostrar ao mundo o que fizeram: o mais rápido e acessível possível, com o melhor de suas habilidades. É claro que alguém pode contar bem, e alguém mal, mas para isso existem jornalistas científicos que podem servir de transmissor de informações dos cientistas para a sociedade.

Boris Dolgin: Nos tempos soviéticos, havia literatura científica popular e ainda havia um gênero especial - ficção científica, parcialmente coleções de "Caminhos para o Desconhecido" no início dos anos 60, livros da série "Eureka", um dos primeiros posts pioneiros da guerra foi Daniil Danin, que escreveu principalmente sobre física. Outra questão é que ainda existem cientistas que escrevem alguns trabalhos generalizantes, popularizando algo para alguém, mas dificilmente alguém escolhe quem vai escrever e quem ler ou não ler. O mencionado Tchaikovsky escreve algo, alguém gosta.

Alexey Bobrovsky: O problema, eu acho, é o seguinte. O fato é que em nosso país há agora catastroficamente poucos cientistas normais, e o estado da ciência em si não é pior. Se falamos de cristais líquidos e polímeros de cristais líquidos, então esses são laboratórios únicos que já estão morrendo. É claro que nos anos 90 houve algum tipo de colapso e pesadelo, mas, em geral, podemos dizer que não há ciência de cristais líquidos na Rússia. Quer dizer - a comunidade científica, acontece que me comunico mais com pessoas que trabalham no exterior, leio artigos e tudo mais, mas praticamente não há artigos vindos de nós. O problema é que não temos ciência, e não que não haja trabalhos generalizadores nessa ciência. É possível generalizar o que está acontecendo no Ocidente - isso também é bom, mas não há base, um elo importante, não há cientistas.

Lev Moskovkin: Vou esclarecer, embora em princípio tudo esteja correto. O fato é que estamos sempre girando em torno do tema da última palestra. A competição na ciência entre cientistas é tão forte que estou categoricamente lisonjeado por ter visto com meus próprios olhos, e concordo que todo cientista se esforça para mostrar ao mundo suas realizações. Isso está disponível apenas para alguém que seja uma autoridade reconhecida, como Timofeev-Resovsky. Isso foi feito nos tempos soviéticos - sabe-se como - e aqui o efeito afeta, um exemplo que, talvez, explique muito - o efeito de um caderno verde que foi publicado no inferno sabe onde, e ninguém se lembra do nome desta conferência supranumerária, porque ninguém Uma revista credenciada pelo VAK agora, uma revista acadêmica não aceitaria tal novidade em princípio, mas deu origem a uma nova ciência, transformou-se na ciência da genética, em uma compreensão da vida, e isso, em geral, já é conhecido. Foi nos tempos soviéticos com apoio de cima - Timofeev-Resovsky foi apoiado no plenário do Comitê Central do PCUS da competição de colegas, caso contrário ele teria sido comido.

Boris Dolgin: A situação em que o estado acabou com uma parte significativa da ciência: sem o apoio de outras bases do estado era impossível escapar.

Lev Moskovkin: Na genética, há uma avalanche de dados que não há quem generalize, porque ninguém confia em ninguém e ninguém reconhece a autoridade do outro.

Boris Dolgin: Por que?! Tínhamos geneticistas que ouviam outros geneticistas e discutiam com prazer.

Alexey Bobrovsky: Eu não sei como isso acontece na genética, mas na ciência que eu faço, a situação é completamente oposta. As pessoas que obtêm um novo resultado interessante imediatamente tentam publicá-lo o mais rápido possível.

Boris Dolgin: Pelo menos a partir dos interesses da concorrência - para demarcar um lugar.

Alexey Bobrovsky: Sim. É claro que eles podem não escrever alguns detalhes dos métodos e tal, mas geralmente, se você escrever um e-mail, perguntar como você fez lá, é muito interessante, é tudo bem aberto - e...

Boris Dolgin: De acordo com suas observações, a ciência está se tornando mais aberta.

Alexey Bobrovsky: Pelo menos eu vivo na era da ciência aberta, e isso é bom.

Boris Dolgin: Obrigado. Quando os biólogos moleculares falavam conosco, eles geralmente se referiam a bases bastante abertamente mentirosas e assim por diante, recomendadas para aplicar.

Alexey Bobrovsky: Na física, há a mesma coisa, há um arquivo quando as pessoas podem postar uma versão bruta (controversa) de um artigo antes mesmo de passar na revisão, mas aqui há mais luta pela velocidade das publicações do que prioridade mais rápida para aqueles . Não vejo fechamento. É claro que isso não tem nada a ver com militares fechados e outros, estou falando de ciência.

Boris Dolgin: Obrigado. Mais perguntas?

Voz do salão: Não tenho uma pergunta, mas uma sugestão, uma ideia. Parece-me que este tema de cristalização de imagens tem muito potencial para histórias sobre ciência para crianças e jovens nas escolas. Talvez faça sentido criar uma e-lição, com duração de 45 minutos, e distribuí-la para escolas secundárias? Agora existem placas eletrônicas que muitos não usam, mandaram tê-las nas escolas. Acho que seria legal mostrar essas fotos para as crianças por 45 minutos e depois, no final, explicar como tudo é feito. Parece-me que seria interessante propor tal tema, de alguma forma financiá-lo.

Alexey Bobrovsky: Estou pronto para ajudar, se alguma coisa. Fornecer, escrever o que você precisa.

Boris Dolgin: Incrível. É assim que se formam as generalizações, é assim que se ordena. Bom. Muito obrigado. Alguma outra pergunta criativa? Talvez alguém tenha sentido falta, não vemos, na minha opinião, basicamente discutimos isso.

Boris Dolgin R: Há cientistas, não há ciência.

Boris Dolgin: Ou seja, é uma condição necessária ou necessária e suficiente?

Alexey Bobrovsky: Sim, o dano é irreversível, o tempo foi perdido, é bastante óbvio e, claro, soa: “Como é que não há ciência na Rússia ?! Como é? Isso não pode ser, há ciência, há cientistas, há artigos.” Primeiro, em termos de nível, leio revistas científicas diariamente. Muito raramente encontramos artigos de autores russos, feitos na Rússia, sobre cristais líquidos ou polímeros. Isso porque ou nada está acontecendo, ou tudo está acontecendo em um nível tão baixo que as pessoas não conseguem publicar em uma revista científica normal, claro, ninguém as conhece. Esta é uma situação absolutamente terrível.

Alexey Bobrovsky: Mais e mais.

Boris Dolgin: Ou seja, o problema não está nos autores, o problema está na ciência.

Alexey Bobrovsky: Sim, é claro que não existe uma estrutura perfeita e que funcione bem na Rússia, ou pelo menos de alguma forma trabalhando sob o nome de "Ciência". Felizmente, há uma abertura de laboratórios que funcionam mais ou menos a um nível normal e estão envolvidos no processo científico geral da ciência internacional - este é o desenvolvimento de capacidades de comunicação através da Internet, de outras formas, a abertura de fronteiras permite-lhe para não se sentir separado do processo científico global, mas dentro do país existe para que, claro, não haja dinheiro suficiente, e se o financiamento for aumentado, dificilmente isso mudará alguma coisa, porque paralelamente ao aumento do financiamento, é necessário ter a oportunidade de examinar as pessoas que recebem esse dinheiro. Você pode dar dinheiro, alguém vai roubá-lo, gastá-lo em quem sabe o quê, mas a situação não mudará de forma alguma.

Boris Dolgin R: A rigor, temos um problema de galinha e ovo. Por um lado, não criaremos ciência sem financiamento, por outro lado, com financiamento, mas sem a comunidade científica, que fornecerá um mercado de expertise, garantirá reputações normais, não poderemos dar esse dinheiro em tal uma forma de ajudar a ciência.

Alexey Bobrovsky: Em outras palavras, é preciso atrair expertise internacional, avaliações de cientistas fortes, independentemente de seu país de residência. Naturalmente, é necessário mudar para o inglês para casos de atestado relacionados à defesa do candidato, doutorado; pelo menos os resumos devem ser em inglês. Isso é bastante óbvio, e haverá algum movimento nessa direção, talvez de alguma forma mude para melhor, e então - se você der dinheiro a todos ... naturalmente, cientistas fortes que receberão mais dinheiro - eles, é claro, funcionará com mais eficiência, mas a maior parte do dinheiro desaparecerá para ninguém sabe onde. Esta é a minha opinião.

Boris Dolgin: Diga-me, por favor, você é um jovem cientista, mas já é doutor em ciências, e os jovens vêm até você em um sentido diferente, estudantes, cientistas mais jovens. Há quem te siga?

Alexey Bobrovsky: Eu trabalho na Universidade, quer queira quer não, às vezes eu quero, às vezes eu não quero, eu supervisiono cursos, diplomas e pós-graduação.

Boris Dolgin: Existem futuros cientistas entre eles?

Alexey Bobrovsky: Já tem. Há pessoas que trabalham com bastante sucesso que eu orientei, trabalhos de diploma, por exemplo, que são pós-doutorandos ou chefes de grupos científicos, é claro, estamos falando apenas do exterior. Aqueles que eu liderei e eles permaneceram na Rússia, eles não trabalham em ciência, porque eles têm que alimentar suas famílias, viver normalmente.

Boris Dolgin R: Obrigado, isso é finanças.

Alexey Bobrovsky: Naturalmente, o financiamento, os salários não resistem ao escrutínio.

Boris Dolgin: Ainda é privado...

Alexey Bobrovsky: Não há segredo nisso. A taxa de um pesquisador sênior com o mínimo de candidato na Universidade é de quinze mil rublos por mês. Todo o resto depende da atividade do cientista: se ele pode ter bolsas internacionais, projetos, recebe mais, mas pode contar com quinze mil rublos por mês.

Boris Dolgin: Que tal um doutorado?

Alexey Bobrovsky: Eles ainda não me definiram, ainda não sei exatamente quanto eles vão dar, mais quatro mil serão adicionados.

Boris Dolgin: As bolsas mencionadas são uma coisa muito importante. Só hoje publicamos notícias enviadas por uma pesquisadora interessante, mas quando foi feita a pergunta sobre financiamento, ela falou, em especial, sobre a importância dessa área, e novamente, sem falar em nossas publicações, a ministra Fursenko diz que os orientadores científicos devem bolsas para financiar seus alunos de pós-graduação e, assim, motivá-los financeiramente.

Alexey Bobrovsky: Não, é assim que geralmente acontece em um bom grupo científico, se uma pessoa, como Valery Petrovich Shibaev, chefe do laboratório em que trabalho, tem um nome merecido no mundo científico, há uma oportunidade para bolsas , projetos. Na maioria das vezes, não acabo com uma taxa “nu” de quinze mil, sempre há alguns projetos, mas nem todos podem, isso não é uma regra geral, e é por isso que todos saem.

Boris Dolgin: Ou seja, o líder deve ter uma autoridade internacional suficientemente alta e, além disso, estar na corrente.

Alexey Bobrovsky R: Sim, na maioria das vezes. Acho que tive sorte de muitas maneiras. O elemento de entrar em um grupo científico forte funcionou de forma positiva.

Boris Dolgin: Aqui vemos o feedback da boa e velha ciência, que surgiu esse grupo científico mais poderoso, pelo qual você conseguiu realizar sua trajetória. Sim, isso é muito interessante, obrigado. Peço a última palavra.

Voz do salão: Eu não pretendo ter a última palavra. Quero observar que o que você está falando é absolutamente compreensível, e não tome isso como um esporte. Quero observar que na palestra de Alexei Savvateev foi dito que não há ciência alguma na América. O ponto de vista dele é tão convincente quanto o seu. Por outro lado, na Rússia, a ciência se desenvolveu especialmente rapidamente quando a ciência não pagava nada, mas roubava ativamente, havia tal coisa.

Boris Dolgin: Estamos falando do final do século 19 - início do século 20?

Boris Dolgin: Na Alemanha?

Boris Dolgin: E quando ele desenvolveu mais ativamente sua ciência ...

Voz do salão: Na Rússia, não na dele, mas na Rússia em geral, a ciência se desenvolveu de forma mais eficaz quando eles não pagavam. Existe tal fenômeno. Posso justificar, isso não é um ponto de vista, Boris, isso é um fato. Também quero dizer-lhe com bastante responsabilidade - isso não é mais um fato, mas uma conclusão - que suas esperanças de que a experiência internacional e o idioma inglês o ajudem são fúteis, porque, trabalhando na Duma, vejo uma concorrência feroz pela propriedade e fazendo lobby nas leis unilaterais de direitos autorais da Duma para a América. Todos eles atribuem uma enorme porcentagem de propriedade intelectual, não estão nem um pouco interessados em que nossas armas não sejam copiadas lá, eles mesmos fazem isso.

Boris Dolgin: Entendo, o problema é...

Alexey Bobrovsky: Armas e ciência são coisas paralelas.

Voz do salão: O último exemplo: o fato é que quando Zhenya Ananiev, estudamos biologia junto com ele, descobrimos elementos móveis no genoma da Drosophila, o reconhecimento veio apenas após a publicação na revista Chromossomes, mas a autoridade de Hisin rompeu esta publicação, porque a revisão era assim: “na sua Rússia escura eles não sabem como replicar o DNA”. Obrigada.

Boris Dolgin: Ideias sobre o nível de pesquisa científica em um determinado país na ausência de um sistema rígido e claro de revisão de artigos, quando usam ideias gerais, é um problema.

Alexey Bobrovsky: Quanto à língua inglesa, tudo é muito simples - é uma língua científica internacional. Qualquer cientista engajado na ciência, por exemplo, na Alemanha, um alemão publica quase todos os seus artigos em inglês. Aliás, muitas dissertações são defendidas em inglês na Alemanha, por exemplo, não estou falando da Dinamarca, Holanda, até porque tem muitos estrangeiros lá. A ciência é internacional. Historicamente, a língua da ciência é o inglês.

Boris Dolgin: Assim aconteceu recentemente, antes que a linguagem da ciência fosse o alemão.

Alexey Bobrovsky: Relativamente recentemente, mas, no entanto, agora é assim, então a transição para o inglês foi óbvia, pelo menos no nível de resumos e coisas de atestado, para que os cientistas ocidentais normais pudessem ler esses resumos, dar feedback, avaliar, a fim de saia do nosso pântano, caso contrário, tudo vai afundar completamente em ninguém sabe onde e permanecerá uma completa profanação. Já está acontecendo de muitas maneiras agora, mas devemos de alguma forma tentar sair desse pântano.

Boris Dolgin: Abra as aberturas para que não haja cheiro.

Alexey Bobrovsky: Pelo menos comece a ventilar.

Boris Dolgin: Bom. Obrigada. Esta é uma receita otimista. Aliás, sua trajetória inspira otimismo, apesar de todo o pessimismo.

Alexey Bobrovsky: Nos desviamos novamente do fato de que a ideia principal da palestra é demonstrar a vocês como os cristais líquidos são bonitos e interessantes. Espero que tudo o que eu disse cause algum interesse. Agora você pode encontrar muitas informações sobre cristais líquidos, em primeiro lugar. E em segundo lugar, independentemente de quaisquer condições, os cientistas sempre existirão, nada pode impedir o progresso científico, isso também inspira otimismo, e a história mostra que sempre há pessoas que fazem a ciência avançar, para quem a ciência está acima de tudo.

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