ИСТИНА

Задача управления надмолекулярной структурой частично упорядоченных сред, в том числе, жидких кристаллов, является актуальной для разработки «умных» материалов, сред для записи информации, оптических устройств и материалов биомедицинского назначения. Особенностью этих материалов является их способность изменять свои свойства, в том числе, ориентационную упорядоченность молекул, под влиянием «мягких» воздействий, таких как электрическое и магнитное поле, световое воздействие, воздействие поверхности. Настоящий проект направлен на изучение возможностей управления ориентационной упорядоченностью жидкокристаллических материалов путём одновременного приложения нескольких ориентирующих воздействий. Особое внимание в проекте уделено новым жидким кристаллам, состоящим из парамагнитных и фотохимически активных молекул. Для жидких кристаллов – молекулярных магнетиков – будет экспериментально решён вопрос о величине и направлении анизотропии магнитной восприимчивости. Для фотохромных жидких кристаллов будет опробована методика упорядочения под действием поляризованного света в процессе кристаллизации из изотропной фазы.

The problem of controlling of supramolecular structure of partially ordered media, including liquid crystals, is important for the development of "smart" materials, media for information storage, optical devices and biomedical materials. A feature of these materials is their ability to change their properties, including the orientation ordering of molecules, under the influence of "soft" orienting forces, such as electric and magnetic fields, light irradiation, surface effects. The present project is aimed at studying the possibilities of controlling the orientational ordering of liquid-crystal materials by simultaneously applying several orienting forces. Special interest is concerned with new liquid crystals consisting of paramagnetic and photochemically active molecules. For liquid-crystalline molecular magnetics the question of the magnitude and direction of the anisotropy of the magnetic susceptibility will be addressed experimentally. For photochromic liquid crystals, the ordering procedure under the action of polarized light in the process of crystallization from the isotropic phase will be tested.

На 1 год запланировано: 1. Определение ориентационных структур смектических жидких кристаллов, полученных при охлаждении нематических ячеек с искажённым директором. 2. Проведение экспериментов с переходом Фредерикса в жидких кристаллах, состоящих из парамагнитных молекул. 3. Выяснение возможности фотоориентации смектических азобензолсодержащих жидких кристаллов.

Авторы проекта имеют большой опыт изучения жидкокристаллических материалов. В том числе, авторами продемонстрирована роль неоднородностей, дефектных областей, междоменных границ при переориентации жидких кристаллов в магнитном поле [Phys. Chem. Chem. Phys. 2018, 20, 18340] и под действием света [J. Phys. Chem. B. 2013, 117, 12328; J. Phys. Chem. Lett. 2018, 9, 1372], построены и опробованы кинетические модели переориентации полидоменных жидкокристаллических материалов [J. Phys. Chem. B. 2013, 117, 13936; Phys. Chem. Chem. Phys. 2018, 20, 18340]. Авторы проекта имеют большой опыт в спектроскопии электронного парамагнитного резонанса спиновых зондов в жидких кристаллах. В нашей работе впервые для изучения ориентации жидких кристаллов были применены новые многофункциональные спиновые зонды, позволяющие получать более полную информацию о структуре и динамике частично упорядоченных сред, как-то: мезогенные, фотохромные, бирадикальные спиновые зонды [Chem. Phys. Lett. 2011, 506, 46; J. Phys. Chem. B. 2014, 118, 5589; Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 31144]. Нами разработано оригинальное программное обеспечение для численного анализа спектров ЭПР, позволяющее определять характеристики ориентационной упорядоченности и вращательной подвижности молекул в жидких кристаллах [A. Vorobiev, N. Chumakova, in Nitroxides - Theory, Experiment and Applications, InTech 2012; A. Bogdanov, Orthos – software for numerical simulation of EPR spectra of mono- and biradicals, http://orthos-epr.sourceforge.net, 2016]. В распоряжении авторов проекта имеются все требуемые химические вещества: жидкие кристаллы, азобензольные красители, спиновые зонды, а также материалы для изготовления жидкокристаллических ячеек. Лаборатория авторов проекта оснащена спектрометрами электронного парамагнитного резонанса, оптического поглощения, поляризационными микроскопами с температурными приставками, установками для проведения фотохимических экспериментов.

В ходе выполнения проекта будут получены следующие важнейшие результаты: 1. будут опробованы и отработаны методики ориентации смектических жидких кристаллов при одновременном приложении к ним нескольких ориентирующих воздействий; 2. будет выяснена возможность проведения фотоориентации низкомолекулярных фотохромных жидких кристаллов в мезофазе и вблизи температур фазовых переходов; 3. будет отработана методика ориентации хромонных жидких кристаллов, содержащих азобензольный краситель, на командной поверхности, содержащей краситель с той же химической структурой; 4. будет определена анизотропия магнитной восприимчивости жидких кристаллов, состоящих из парамагнитных молекул.