Induction of the Orthogonal Smectic A Phase in Mixtures of Nematic Tolanes with Positive and Negative Dielectric Anisotropy

• Autorzy: Zieja Paulina , Klucznik Barbara , Tykarska Marzena

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.6737

Warianty tytułu

PL

Indukcja ortogonalnej fazy smektycznej A w mieszaninach nematycznych tolanów o dodatniej i ujemnej anizotropii dielektrycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Induction of the orthogonal smectic a phase occurs in mixtures of nematic compounds with positive and negative dielectric anisotropy. The aim of this work is to determine influence of a molecular structure of compounds on the induction strength of this phase. cyclohexyl tolanes with the terminal group -OCF₃, differing with a lateral substitution of a rigid core with fluorine atoms, were mixed with tolanes with two fluorine atoms in a lateral position and different lengths of a terminal alkoxy chain. Based on phase diagrams, obtained with the use of a polarising optical microscope, the influence of a structure of both types of compounds on the induction of the SmA phase is presented. Both, an increase in a number of fluorine atoms in a rigid core and a decrease in an alkoxy chain length cause a decrease in the strength of the SmA phase induction in the investigated systems.

PL

W mieszaninach związków ciekłokrystalicznych o dodatniej i ujemnej anizotropii dielektrycznej zaobserwowano indukcję fazy smektycznej A. celem pracy jest określenie wpływu struktury związków na temperaturowo-stężeniowy zakres występowania tej fazy. Cykloheksylotolany z terminalną grupą - OCF₃ różniące się lateralnym podstawieniem rdzenia atomami fluoru badano w układach z tolanami podstawionymi lateralnie dwoma atomami fluoru i różniącymi się długością terminalnego łańcucha alkoksylowego. na podstawie wykresów równowagi fazowej skonstruowanych z użyciem mikroskopu polaryzacyjnego określono wpływ obu grup związków na indukcję fazy smektycznej A. Zarówno zwiększenie liczby lateralnych atomów fluoru, jak i skrócenie łańcucha alkoksylowego powoduje zmniejszenie się indukcji fazy smektycznej A w badanych układach.

Słowa kluczowe

EN

chemistry; liquid crystals; smectic A phase induction; miscibility studies

PL

chemia; ciekłe kryształy; indukcja fazy smektycznej A; badania mieszalności

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 71, nr 3
• Strony: 15--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zieja Paulina

• Military University of Technology, Faculty of Advanced Technologies and Chemistry, Institute of Chemistry, 2 gen. S. Kaliskiego str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7450-9075

autor

Klucznik Barbara

• Military University of Technology, Faculty of Advanced Technologies and Chemistry, Institute of Chemistry, 2 gen. S. Kaliskiego str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5684-0816

autor

Tykarska Marzena

• Military University of Technology, Faculty of Advanced Technologies and Chemistry, Institute of Chemistry, 2 gen. S. Kaliskiego str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1409-8374

Bibliografia

• [1] Kim K. H., Song J. K., Technical evolution of liquid crystal displays, NPG Asia Mat., 1, 1, 2009, 29-36, DOI: 10.1038/asiamat.2009.3.
• [2] Beeckam J., Neyts K., Vanbrabant P. J. M., Liquid-crystal photonic applications, Opt. Eng., 50, 2011, 81-202, DOI: 10.1117/1.3565046.
• [3] Lagerwall J. P. F., Scalia G., A new era for liquid crystal research: Applications of liquid crystals in soft matter nano-, bio- and microtechnology, Curr. Appl. Phys., 12, 6, 2012, 1387-1412, DOI:10.1016/j.cap.2012.03.019.
• [4] Algorri J.F., Bennis N., Urruchi V., Morawiak P., Sánchez-Pena J.M., Jaroszewicz L.R., Tunable liquid crystal multifocal microlens array, Sci. Rep., 7, 17318, 2017, DOI: 10.1038/s41598-017-17688-1.
• [5] Kibe S., Hattori N., Ushioda M., Yamamoto H., Matsui S., Novel liquid-crystal materials for AMLCDs, J. Soc. Inf. Disp., 11, 3, 2003, 449-455, DOI: 10.1889/1.1825675.
• [6] Gauza S., Wen Ch.-H., Wu B., Wu S.-T., Spadło A., Dąbrowski R., Fast-response nematic liquid-crystal mixtures, J. Soc. Inf. Disp., 14, 3, 2006, 241-246, DOI: 10.1889/1.2185272.
• [7] Dziaduszek J., Dąbrowski R., Ziółek A., Gauza S., Wu S. T., Syntheses and mesomorphic properties of laterally fluorinatedphenyl isothiocyanatotolanes and their high birefringence mixtures, Opto-Electron. Rev., 17, 1, 2009, 20-24, DOI: 10.2478/s11772-008-0031-2.
• [8] Bubnov A., Tykarska M., Hamplová V., Kurp K., Tuning the phase diagrams: the miscibility studies of multilactate liquid crystalline compounds, Ph. Transit., 89, 9, 2016, 885-893, DOI:10.1080/01411594.2015.1087523.
• [9] Demus D., Goodby J., Gray G. W., Spiess H.-W., Vill V., Handbook of Liquid Crystals, Wiley - VcH, Weinheim 1998.
• [10] Collings P. J., Hird M., Introduction to Liquid Crystals: Chemistry and Physics, CRC Press, 1997.
• [11] Dąbrowski R., Czupryński K., Induced smectic and nematic phases and re-entrant phenomena, [in:] a. Buka (editor), Topics in Liquid Crystals: From Neutron Scattering to Ferroelectricity, World Scientific Pub. Co. Inc., Singapore 1993, 125-160.
• [12] Dąbrowski R., From the discovery of the partially bilayer smectic A phase to blue phases in polar liquid crystals, Liq. Cryst., 42, 5-6, 2015, 783-818, DOI: 10.1080/02678292.2014.987705.
• [13] Diele S., Pelzl G., Weissflog W., Demus D., A filled smectic A phase. A novel kind of induced smectic A phase observed for binary mixtures, Liq. Cryst., 3, 8, 1988, 1047-1053, DOI: 10.1080/02678298808086561.
• [14] Pelzl G., Humke A., Diele S., Demus D., Weissflog W., Filled smectic A phases in binary liquid-crystalline systems of terminal-nonpolar compounds, Liq. Cryst., 7, 1, 1990, 115-122, DOI: 10.1080/02678299008029198.
• [15] Brodzik M., Dąbrowski R., Induction of smectic Ad phase in polar systems I. Mixtures of nCBB and nOCB, Liq. Cryst., 18, 1, 1995, 61-66, DOI: 10.1080/02678299508036591.
• [16] Brodzik M., Dąbrowski R., Influence of Rigid Core Structure on the Ability to Induce the Smectic Ad Phase in Polar Systems, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 302, 1, 1997, 229-234, DOI:10.1080/10587259708041833.
• [17] Demus D., Pelzl G., Sharma N.K., Weissflog W., EDA Complexes in Liquid Crystalline Mixed Phases, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 76, 1981, 241-251, DOI: 10.1080/00268948108076157.
• [18] Pelzl G., Bottger U., Diele S., Demus D., Induced S A Phases in Binary Systems with EDA Complexing, Cryst. Res. Technol., 22, 10, 1987, 1321-1331, DOI: 10.1002/crat.2170221021.
• [19] Boij A., Adomenas P., Unusual character of some liquid crystal mixtures exhibiting induced smectic mesophases, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 95, 1-2, 1983, 59-62, DOI: 10.1080/00268948308072408.
• [20] De Jeu W. H., Longa L., Demus D., Simple-model of induced smectic phases in binary-mixtures of liquid crystals, J. Chem. Phys., 84, 1986, 6410-6420, DOI: 10.1063/1.450735.
• [21] Szabon J., Diele S., Studies on Induced Smectic Phases (II), Transition Enthalpies, X-ray Patterns and Layer Spacings of Orthogonal Phases of Binary Mixtures of Nematogens with Contrasting Dielectric Anisotropies, Cryst. Res. Technol., 17, 10, 1982, 1315-1320, DOI: 10.1002/crat.2170171027.
• [22] Wacławek W., Dabrowski R., Domagała A., On the Intermolecular Forces Operating in Induced Smectics, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 84, 1, 1982, 255-265, DOI: 10.1080/00268948208072145.
• [23] Tykarska M., Zieja P., Strzeżysz O., Garbat K., Morawiak P., Piecek W., Induction of the smectic A phase in liquid crystalline mixtures formulated using non-chiral compounds with positive and negative dielectric anisotropy, Phase Transit., 95, 7, 2022, 523-536, DOI: 10.1080/01411594.2022.2081570.
• [24] Bucher H. K., Klingbiel R. T., VanMeter J. P., Frequency-addressed liquid crystal field effect, Appl. Phys. Lett., 25, 4, 1974, 186-188, DOI: 10.1063/1.1655432.
• [25] Clark M. G., Dual-frequency addressing of liquid crystal devices, Microelectron journal, 12, 3, 1981, 26-32, DOI: 10.1016/s0026-2692(81)80235-2.
• [26] Schadt M., Low-Frequency Dielectric Relaxations in Nematics and Dual-Frequency Addressing of Field Effects, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 89, 1-4, 1982, 77-92, DOI: 10.1080/00268948208074471.
• [27] Xianyu H., Wu S. T., Lin C. L., Dual frequency liquid crystals: a review, liq. cryst., 36, 6-7, 2009, 717-726, DOI: 10.1080/02678290902755598.
• [28] Mrukiewicz M., Perkowski P., Garbat K., Dielectric behaviour of binary dual-frequency nematics with low crossover frequencies, liq. cryst., 42, 7, 2015, 1036-1042, DOI: 10.1080/02678292.2015.1020893.
• [29] Sun J., Xianyu H., Gauza S. et al., High birefringence phenyl tolane positive compounds for dual frequency liquid crystals, liq. cryst., 36, 12, 2009, 1401-1408, DOI: 10.1080/02678290903242968.
• [30] Xianyu H., Zhao Y., Gauza S., Liang X., Wu S.-T., High performance dual frequency liquid crystal compounds, liq. cryst., 35, 9, 2008, 1129-1135, DOI: 10.1080/02678290802389589.
• [31] Dąbrowski R., Urban S., Celiński M., Herman J., Garbat K., Chojnowska O., Dziaduszek J., Czupryński K., Relaxation frequencies for flip-flop rotation of three- and four-ring compounds and dual frequency addressing mixtures with high birefringence, liq. cryst., 42, 3, 2015, 344-360, DOI: 10.1080/02678292.2014.988764.
• [32] Dąbrowski R., Celiński M., Chojnowska O., Kula P., Dziaduszek J., Urban S., Compounds with low relaxation frequency and dual frequency mixtures useful for active matrix addressing, liq. cryst., 40, 10, 2013, 1339-1353, DOI: 10.1080/02678292.2013.813085.
• [33] Dąbrowski R., Kula P., Herman J., High birefringence liquid crystals, crystals, 3, 2013, 443-482, DOI: 10.3390/cryst3030443.
• [34] Spadło A., Dąbrowski R., Filipowicz M., Stolarz Z., Przedmojski J., Gauza S., Fan C.Y.H., Wu S.-T., Synthesis, mesomorphic and optic properties of isothiocyanatotolanes, liq. cryst., 30, 2003, 191-198, DOI: 10.1080/0267829021000060197.
• [35] Węgłowska D., Czerwiński M., Kula P., Mrukiewicz M., Mazur R., Herman J., Fast-response halogenated 4-alkyl-4′′-cyano-p-terphenyls as dual frequency addressing nematics, Fluid Phase equilib., 522, 112770, 2020, 1-10, DOI: 10.1016/j.fluid.2020.112770.
• [36] Dziaduszek J., Kula P., Dąbrowski R., Drzewiński W., Garbat K., Urban S., Gauza S., General synthesis method of alkyl-alkoxy multi-fluorotolanes for negative high birefringence nematic mixtures, liq. cryst., 39, 2012, 239-247, DOI: 10.1080/02678292.2011.636457.
• [37] Becke A. D., Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior, Phys. rev. a., 38, 1988, 3098-3100, DOI: 10.1103/Physreva.38.3098.
• [38] Lee C., Yang W., Parr R. G., Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density, Phys. rev. B., 37, 1988, 785-789, DOI: 10.1103/PhysrevB.37.785.
• [39] Goodby J.W., Saez I.M., Cowling S.J., Gasowska J.S., Macdonald R.A., Sia S., Watson P., Toyne K.J., Hird M., Lewis R.A., Lee S.-E., Vaschenko V., Molecular complexity and the control of self-organising processes, liq. cryst., 36, 6-7, 2009, 567-605, DOI: 10.1080/02678290903146060.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).