ANISOTROPY OF DIELECTRIC PERMITTIVITY IN 1-(4-HEXYLCYCLOHEXYL)-4-ISOTHIOCYANATOBENZENE
АНИЗОТРОПИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ1-(4-ГЕКСИЛЦИКЛОГЕКСИЛ)-4-ИЗОТИОЦИАНАТ-БЕНЗОЛА

Alexander D. Kurilov, Natalia I. Volosnikova
2019 Bulletin of the Moscow State Regional University (Physics and mathematics)  
1 Московский государственный областной университет 141014, Московская область, г. Мытищи, ул. Веры Волошиной, д. 24, Российская Федерация 2 МИРЭА -Российский технологический университет 119454, г. Москва, пр-т Вернадского, д. 78, Российская Федерация Аннотация. Проведены исследования диэлектрических свойств нематического жидкого кристалла 6CHBT с полярной концевой -NCS группой. Используя методы диэлектрической спектроскопии, с учётом паразитных вкладов измерительной системы определены главные
more » ... пределены главные значения диэлектрической проницаемости при варьировании температуры образца, угла между директором и напряжённостью электрического поля и частоты тестсигнала. Рассчитаны характерные времена диэлектрической релаксации τ вращения молекул 6CHBT вокруг их короткой оси как в нематической, так и изотропной фазах, а также соответствующие им энтальпии активации. На основе полученных данных и теории Майера-Заупе построена температурная зависимость параметра ориентационного порядка во всём диапазоне существования нематической фазы. Ключевые слова: жидкие кристаллы, диэлектрическая спектроскопия, анизотропия, диэлектрическая релаксация. Abstract. Dielectric properties of the 6CHBT nematic liquid crystal with a polar -NCS end group are studied. The principal values of the dielectric permittivity are determined using the methods of dielectric spectroscopy by varying the sample temperature, the angle between the director and electric field strength vector, and the frequency of the test signal. We use a modified dielectric spectroscopy method that takes into account the parasitic contributions of the measuring system. The characteristic dielectric relaxation times τ of rotation of 6CHBT molecules around their short axis in both the nematic and isotropic phases and the corresponding activation enthalpies are calculated. The temperature dependence of the orientational order parameter Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-Математика 2019 / № 1 84 over the entire range of the nematic phase existence is constructed using the obtained data and the Maier-Saupe theory. Введение Нематические жидкие кристаллы (НЖК) с высокой анизотропией показателя преломления Δn и низкой вязкостью особенно привлекательны для дисплейных, инфракрасных и микроволновых приложений [1][2][3][4]. Двойное лучепреломление НЖК в основном определяется длиной π-сопряжения, молекулярной формой, функциональной группой и концевыми группами. Бензольные кольца и системы двойных и тройных связей приводят к высокосопряжённым соединениям [5; 6]. Основные недостатки таких сильно сопряжённых структур для практического применения обычно наблюдаются в виде высокой температуры плавления и сильной смектогенности. Жидкие кристаллы с полярной концевой группой проявляют высокие значения анизотропии диэлектрической проницаемости и коэффициента преломления [7]. Добавка концевой азотсодержащей группы позволяет достигать сверхвысоких значений анизотропии коэффициента преломления, наивысшие значения которого (Δn = 0,8) наблюдаются у изотиоцинатов (соединения с полярными -NCS концевыми группами) [8]. Кроме того, измерения с использованием ультрафиолетовой и флуоресцентной спектроскопии показывают их хорошие фотолюминесцентные свойства и высокую квантовую эффективность 0,4÷1,0. Изотиоцианаты в виде соединений с высоким Δn кажутся более подходящими для применений, чем другие полярные НЖК, из-за более низких объёмной и вращательной вязкостей. Последняя ниже (до 35%), чем у структурно сопоставимых соединений с концевой руппой -CN [9]. Также известно, что воздействие ультрафиолетового излучения негативно влияет на эксплуатационные параметры жидкокристаллических материалов: температуру просветления, двулучепреломление, диэлектрические постоянные, а также вязкостные и упругие коэффициенты. Однако добавление азотсодержащих групп увеличивает устойчивость к ультрафиолетовому излучению, а изотиоцианаты показывают наилучшую стабильность среди соответствующих других типичных полярных групп [10]. С точки зрения применения эти соединения используются в качестве легирующей добавки для улучшения качества коммерческих смесей для дисплейных приложений [11; 12]. Объект исследования и методы В данной работе проводятся исследования анизотропии диэлектрической проницаемости нематического жидкого кристалла 1-(4-гексилциклогексил)-4-изотиоцианат-бензола (6CHBT) с полярной -NCS концевой группой. Структурная формула 6CHBT показана на рис. 1.
doi:10.18384/2310-7251-2019-1-83-96 fatcat:xufjkfylhrd6fdrtcys3l7uvxa