ВЛИЯНИЕ 4-(n-АЛКИЛ)- И 4-(n-АЛКОКСИ)-3′,4′-ДИЦИАНОДИФЕНИЛОКСИДОВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СМЕСИ ЦИАНОБИФЕНИЛОВ
Аннотация
Исследованы мезоморфные и диэлектрические свойства растворов 4-(n)-алкил-, 4-(n)-алкокси-3',4'-дицианодифенилоксидов (n=4,5,8) в жидкокристаллической смеси на основе нематических 4-(n)-алкокси-4'-цианобифенилов (n=3,4,5,6,7,8) (CB-6). Методом поляризационной термомикроскопии измерены температуры просветления смесей. Введение исследованных немезогенов приводит к снижению температур просветления мезоморфных композиций. Рассчитаны наклоны граничных линий сосуществования нематической и изотропножидкой фаз, характеризующие воздействие добавки на устойчивость мезофазы. Показано, что на дестабилизирующее воздействие замещенных дифенилоксидов по отношению к термостабильности мезофазы оказывают влияние особенности структуры замещенных дицианодифенилоксидов. Геометрия молекул исследуемых допантов оптимизирована с использованием квантово-химических расчетов по методу DFT. Расчеты свидетельствуют о нелинейной форме молекул дифенилоксидов в отличие от стержнеобразных молекул алкилоксицианобифенилов. Измерены компоненты статической диэлектрической проницаемости (ε) в нематической и изотропной фазах смесей при параллельной (ε||) и перпендикулярной (ε^) ориентации образца магнитным полем в зависимости от температуры и концентрации добавок замещенных дифенилоксида, рассчитана анизотропия диэлектрической проницаемости Δε = ε||- ε^. Добавление в мезоморфную композицию полярных дицианодифенилдиоксидов приводит к увеличению диэлектрических постоянных. Установлено повышение диэлектрической анизотропии жидкокристаллических смесей при росте концентрации добавки, наиболее эффективное для гомологов с короткими алкильными фрагментами. Показано, что рост анизотропии проницаемости может быть связан как с увеличением эффективного дипольного момента мезофазы при введении сильнополярных допантов, так и с изменением характера диполь-дипольной антипараллельной ассоциации цианпроизводных соединений. Для оценки степени корреляции полярных молекул рассчитаны величины параметра Кирквуда. Допирование смеси CB-6 4-(n)-алкил-, 4-(n)-алкокси-3’,4’-дицианодифенилоксидами сопровождается уменьшением фактора Кирквуда за счет возможного образования в композициях смешанных ассоциатов жидкий кристалл – допант.
Для цитирования:
Новиков И.В., Александрийский В.В., Майзлиш В.Е., Абрамов И.Г., Бурмистров В.А. Влияние 4-(n-алкил)- и 4-(n-алкокси)-3′,4′-дицианодифенилоксидов на диэлектрические свойства жидкокристаллической смеси цианобифенилов.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 10. С. 42-46
Литература
Kelly S.M., O’Neill M. Liquid crystals for electro-optic applications. Handbook of Advanced Electronic and Photonic Materials and Devices. Ed H.S. Nalwa. V.7. Liquid Crystals, Display and Laser Materials, 2000. Academic Press. P. 1-66.
Wu Shin-Tson, Zhang Qing T., Marder S. High Dielectric Dopants for Low Voltage Liquid Crystal Operation. Jap. J. Appl. Phys. 1998. 37. N 10B. P. L1254-L1258. DOI: 10.1143/JJAP.37.L1254.
Wu S.-T., Yang D.K. Reflective Liquid Crystal Displays. New York: John Wiley & Sons. 2001. 352 p.
Aleksandriiskaya E.V., Kuvshinova S.A., Novikov I.V., Aleksandriiskii V.V., Tararykina T.V., Maizlish V.E., Burmis-trov V.A. Effects of Nonmesomorphic Substituted Benzonitriles on the Dielectric Properties of Cyanobiphenyl Liquid Crystals. Russ. J. Phys. Chem. A. 2008. V. 82. N 7. P. 1211–1214. DOI: 10.1134/S0036024408070285.
Novikov I.V., Tikhomirova T.V., Aleksandriiskii V.V., Burmistrov V.A., Shaposhnikov G.P., Koifman O.I. Vliyanie 4-[(E)-(4'-geptiloksifenil)diazenil]ftalonitrila na svojstva zhidkokristallicheskoj smesi cianobifenilov. Ross. Khim. Zhurn. 2016. LX. N 2. P. 11-16 (in Russian).
Aleksandriiskii V.V., Kuvshinova S.A., Novikov I.V., Burmistrov V.A. The influence of 4-()-hydroxyalcoxy-4-cyanobisphenyls on mezomorphic, dielectric and optical properties of ZHK-807 mixture. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 2. P. 88-91 (in Russian).
Burmistrov V.A., Alexandriysky V.V., Koifman O.I. Orientational effects of hydrogen bonding in liquid crystalline in solu-tions containing Shiff bases. Liquid Crystals. 1992. V. 12. N 3. P. 403–415. DOI: 10.1080/02678299208031057.
Abramov I.G., Smirnov A.V., Plahitkskiy V.V. Aromatic nucleophilic substitution in the synthesis of heteroaromatic o-dicarbonitriles. Panorama sovremennoiy khimii Rossii.Uspekhi v neftekhimicheskom sinteze polifunkcional'nykh aromaticheskikh soedineniy: Sb. obzornykh stateiy. M.: Khimiya. 2005. P. 85-108 (in Russian).
Grebenkin M.F., Ivashchenko A.V. Liquid crystal materials. М.: Khimiya. 1989. 288 р. (in Russian).
Granovsky A.A. PC GAMESS version 7.0. http://classic. chem.msu.su/gran/gamess/index.html.
Parr R. G., Yang W. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules. N.Y.: Oxford University Press. 1989. 333 p.
Becke A.D. Density‐functional thermochemistry. III. The role of exact exchange. J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 5648-5652. DOI: 10.1063/1.464913.
