Холестерические жидкие кристаллы ( ХЖК ), холестерики — жидкие кристаллы со спиральными молекулами, в них отсутствует центральная симметрия , они имеют свойство хиральности .

Холестерическая фаза существует только у веществ, молекулы которых не обладают зеркальной симметрией. Поэтому холестерик при нагревании или охлаждении не может стать ни нематиком , ни смектиком .

Физические свойства холестериков

Локально, на расстоянии порядка нескольких молекулярных длин, холестерический жидкий кристалл имеет такую же структуру, как нематики . Молекулы преимущественно ориентированы вдоль директора, пространственная периодичность в их центрах тяжести отсутствует. Однако директор не имеет постоянного направления в пространстве: существует направление, называемое холестерической осью, при движении вдоль которой направление директора периодически меняется. Возникающая структура является спиральной (она показана на рисунке).

Если считать, что ось холестерической спирали совпадает с осью Z декартовой системы координат, то директор будет иметь компоненты:

${\displaystyle n_{x}=cos(q_{0}z+j_{0})}$ ,

${\displaystyle n_{y}=sin(q_{0}z+j_{0})}$ ,

${\displaystyle n_{z}=0}$ ,

где угол ${\displaystyle j_{0}}$ характеризует ориентацию в плоскости Z = 0. Из этой формулы видно, что директор вращается вдоль оси Z с периодом P=2π/ ${\displaystyle q_{0}}$ , но, поскольку состояния с ${\displaystyle {\vec {n}}}$ и ${\displaystyle -{\vec {n}}}$ неразличимы, истинный период повторяемости структуры холестерика равен π/ ${\displaystyle q_{0}}$ . Эта величина обычно лежит в интервале от долей микрона до нескольких микрон.

Голубые фазы

Если шаг холестерической спирали велик — порядка нескольких микрон, — то при нагревании ХЖК превращается в изотропную жидкость . Если же шаг холестерической спирали мал — порядка долей микрона, — то изотропная жидкость не может при охлаждении сразу стать холестериком. В узком интервале температур, от долей градуса до нескольких градусов, система проходит через ряд промежуточных фаз и только затем становится холестериком. Эти промежуточные фазы носят название голубых фаз , поскольку при освещении белым светом холестерики в этих фазах сбоку выглядят ярко-голубыми.

Физическая природа и структура голубых фаз до конца не выяснены. В настоящее время это один из интересных объектов исследования в физике жидких кристаллов.

См. также

• Жидкие кристаллы
• Нематические жидкие кристаллы
• Смектические жидкие кристаллы

Литература

• Мякишев, Г. Я. : Молекулярная физика. Термодинамика : 10 кл. : Учебн. для углублённого изучения физики. / Г. Я. Мякишев, А. 3. Синяков. — 4-е изд. — М. : Дрофа, 2001. — С. 175–176. — 352 с. : ил. — ББК 22.317я721 . — УДК . — ISBN 5-7107-3554-X .