Termotropik sıvı kristallerde ışık saçılması
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 36071
- Danışmanlar: PROF. DR. EROL GÜNDÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1994
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
ÖZET Belirli organik maddeler ısıtıldığında, doğrudan sıvı hale geçmek yerine, kristal ve akışkanların özelliklerini birarada sergileyen yeni bir maddesel hal gösterirler. Sıvı kristaller olarak adlandırılan bu maddeler, termotropik ve lyotropik olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar. Bu tez çalışmasında, termotropik sıvı kristaller temel çalışma konumuzu teşkil etmektedir. Termotropik sıvı kristaller, ince-uzun (çubuksu) yapıdaki moleküllerinin n0 birim vektörü (direktör) ile belirlenen bir doğrultu boyunca yöneldikleri, ancak moleküllerin ağırlık merkezlerinin rastgele bir dağılım gösterdiği ilginç organik bileşiklerdir. Bu nedenle, izotropik sıvı ile kristal yapılı katı fazlar arasında değişik arafazlar ortaya koyarlar. Moleküler düzenlenmelere bağlı olarak, nematik, kolesterik ve simektik olmak üzere başlıca üç tip sıvı kristal faz vardır. Moleküllerin düzenlenme derecesi, sıcaklığın bir fonksiyonu olduğundan, sıvı kristal -izotropik sıvı faz geçişinde sözkonusu yönelimsel düzenin aniden ortadan kalkması ile türbid yapıdaki ortam, optikçe temiz görünümlü bir izotropik faza dönüşmektedir. Sıvı kristal fazlar arasında uygulamalardaki yaygın kullanımı nedeniyle en önemli olanı nematik sıvı kristaldir. Bir Jfernatik Sıvı Kristal (NSK), uzun menzilli bir yönelimsel düzen ile karakterize edilir. Ortam, optik ekseninin direktöre paralel olduğu optikçe eş-eksenli bir yapıdadır. Söz konusu eş-eksenli simetri nedeniyle, madde oldukça büyük bir anizotropik davranış sergiler. Bu anizotropi, birçok olağanüstü optik olayın ortaya çıkmasına neden olur. Bundan dolayı, bu tür maddeler display amaçlı uygulamalarda büyük öneme sahiptirler. NSK'lerin en belirgin optik özelliklerinden biri, üzerlerine düşen ışığı şiddetle saçılmaya uğratmalarıdır. Işık saçılması olayı, n0 denge konumu etrafındaki n(r,t) direktör dalgalanmaları ile açıklanabilir. Direktörün termal yeniden yönelme (salınım) hareketleri, ortamın kırma indisinde büyük değişimlere, bu ise izotropik sıvılarınkinden 106 kez daha büyük bir kuvvetli ışık saçılmasına neden olmaktadır. Orsay Sıvı Kristal Grubu tarafından, saçılan ışık şiddeti ve spektrumunu açıklamak için geliştirilen teoride, direktör dalgalanmalarının küçük ve sönümlü olması durumunda, lineer hidrodinamik relaksasyon denklemleri ile ifade edilebileceği ve 8n(r,t) = n(r,t) - n0 dalgalanma teriminin yönelmiş bir NSK ortamdaki“açılma”,“burulina”ve“eğilme”türü esnek şekil değişimleri ile ilişkili olan iki ayrı modun (a =1, 2) toplamı şeklinde 113yazılabileceği öne sürülmüştür. Bu modlar üstel bir bozulma göstermekte ve Lorentzian biçimli bir ışık saçılma spektrumuna yol açmaktadır. Direktörün uzun dalgaboylu yönelimsel dalgalanma hareketi tarafından saçılmaya maruz kalan ışığın gürültü şiddeti spektrumu, ortamın visko-elastik özelliklerinin; diğer yandan saçılan ışığın açısal dağılımı ise Frank esneklik sabitlerinin bir fonksiyonu olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, bazı termotropik sıvı kristal bileşiklerin (8CB ve 80CB) nematik fazında, ortamdan saçılan laser ışığı şiddetinin ve spekturumunun sıcaklığa bağlı olarak incelenmesi ile elde edilen deneysel sonuçlar rapor edilmiştir. Bu ölçümlerden, saçılan ışık şiddetinin açıya bağlı davranışının analiz edilmesiyle, elektro-optik uygulamalarda büyük öneme sahip Frank esneklik sabitlerinin oranları tayin edilmiş; yine ışık şiddeti dalgalanmalarına ait Lorentzien biçimli spektrumların çizgi genişliğinden NSK bir ortamın visko-elastik davranışı incelenmiştir. Sunulan bu çalışmada, ışık saçılması ölçümlerinde kullandığımız optik geometri, saçılma konfigürasyonlan, gelen ve saçılan ışığın polarizasyon doğrultulan tartışılmıştır. Direktörün termal yönelimsel dalgalanma hareketlerinden ileri gelen saçılan laser ışığı şiddetinin ölçülmesi ile,“açılma/burulma”ve“burulma/eğilme”esneklik oranları belirlenmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, ışık saçılması teorileri ve ilgili literatür verileri ile karşılaştırmalı olarak tartışılmış; elde edilen sonuçların teorik öngörülerle oldukça iyi bir uyum içinde olduğu görülmüştür. 114
Özet (Çeviri)
SUMMARY When certain organic materials are heated, they do not pass directly into the liquid state but show a new state of matter which has properties of crystals as well as fluids. These materials are called liquid crystals and may be classified in two major groups, namely thermotropic and lyotropic. In this thesis, the former is mainly of our interest. Thermotropic liquid crystals are rather peculiar organic compounds consisting of long shaped (rod-like) and elongated molecules, whose axes show a preffered direction defined by a unit vector n0, called director. However, centres of gravity of the molecules are randomly distributed. For this reason, these materials show intermediate phases between the isotropic liquid and crystalline solid states. Depending on the ordering of the molecules; there are three distinct phases: nematic, cholesteric and smectic liquid crystals. At the phase transition from liquid crystal to isotropic liquid, the orientational order vanishes discontinuosly, and turbid medium transforms to an optically clear isotropic phase. Among the liquid crystal phases, nematic liquid crystals are important due to the pratical applications. A hematic Liquid Crystal (NLC) is characterised by the long-range orientational order of the molecules. This phase is optically uniaxial with the optic axis, on average, parallel to the director. Because of the uniaxial symmetry the material presents highly anisotropic behavior. This anisotropy produces many spectacular optical effects and they therefore have pratical importance in display applications. One of the most remarkable optical properties of NLC's is that they exhibit intense light scattering. This light scattering can be described by the director fluctuations, n(r,t), around its equilibrum direction (n0). These thermal re-orientations (oscillations) of the director cause large changes in the refractive index of the NLC medium and give rise to a strong light scattering, typically 106 times larger than in the isotropic liquids. The Orsay Liquid Crystal Group has proposed a model to explain the intensity and spectrum of the scattered light. They shown that if the fluctuations are small and heavily overdamped, these fluctuations can be expressed by using the linear hydrodynamic relaxation equations. In addition, 5n(r,t) = n(r,t) - n0, fluctuation term, 115can be written as a sum of two uncoupled modes (a = 1, 2), related to three special types of elastic deformation in the aligned NLC medium which are called the“splay”, twist“ and ”bend“ elastic distortions. These modes both decay exponentially and hence they lead to a Lorentzian line shape for the scattered light. The noise intensity spectrum of the light scattered by long wavelenght orientational fluctuations of the director is a function of the visco-elastic properties, and on the other hand, the angular distribution of the scattered light is a function of the Frank elastic constants. In this work, we have reported the results of an experimental study of the temperature dependence of the intensity and spectrum of laser light scattered by the director fluctuations in the nematic phase of some thermotropic liquid crystals (8CB and 80CB). From these measurements, we have determined the ratios of the Frank elastic constants, which are important in the electro-optic applications, by analyzing the angular distribution of the intensity of the scattered light. In addition, from the linewidths of the Lorentzian shaped spectra of the light intensity fluctuations, the visco-elastic behavior of the NLC medium has been investigated. In the present work, we have described the optical arrangement, light scattering configurations and suitable choice of the polarization directions of the incident and scattered light which is related to the director. By measuring the intensity of scattered light, which is related to the director variances, ”splay/twist“ and ”twist/bend" elastic ratios has been determined. The experimental results obtained have been discussed in terms of light scattering theories and related literature data. It has been seen that the results are in reasonable aggrement with the theoretical predictions. 116
Benzer Tezler
- Smektojen ve nematojen termotropik sıvı kristallerin optiksel ve termo-optiksel özelliklerinin incelenmesi
Investigations of optical and thermo-optical properties of smectogen and nematogen thermotropic liquid crystals
ATİLLA EREN MAMUK
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF NESRULLAZADE
- Termotropik sıvı kristallerde nematik-izotropik sıvı ve izotropik sıvı-nematik faz geçiş özelliklerinin incelenmesi
Investigations of phase transition properties of nematic-isotropic liquid and isotropic liquid-nematic in thermotropic liquid crystals
ÖMER POLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ARİF NESRULLAZADE
- Termotropik kolesterik sıvı kristaller: Mezomorfik, termo-morfolojik ve termo-optiksel özelliklerin incelenmesi
Thermotropic cholesteric liquid crystals, investigations of mesomorphic, thermo-morphologic and thermo-optical properties
ÇINAR ÖZDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF NESRULLAZADE
- Termotropik sıvı kristal sistemlerin dizaynı sentezi ve mesofaz geçişlerinin incelenmesi
Design, synthesis and investigation of mesomorphic properties of thermotropic liquid crystal systems
ÇİĞDEM KAHVECİ
- Bükülmüş molekül geometrili sıvı kristal bileşiklerin tasarımı, sentezi ve karakterizasyonu
The design, synthesis and characterization of bent molecular geometry liquid crystal compounds
ÖZNUR YAŞA ŞAHİN