Смектические кристаллы
Смектические кристаллы также обладают слоистой структурой. Но толщина их слоев в сто раз меньше, чем у холестерических кристаллов, и приблизительно равна длине молекулы (0,002 ...0,004 мкм). Из всех жидких кристаллов смектические наиболее близки по своим свойствам к твердым кристаллам. Типы смектических кристаллов обозначаются буквами латинского алфавита — А, В, С, Д, Е и т. д. Каждому типу присущ определенный порядок в расположении молекул. В кристаллах типа А длинные оси молекул ориентированы перпендикулярно плоскости слоя. Подобно жидкости, кристалл легко течет вдоль слоев. Часто можно наблюдать любопытное явление: капли кристалла, нанесенные на поверхность стекла, начинают слоиться. Под воздействием вибрации отдельные слои свободно скользят относительно друг друга. Так ведет себя слюда, если к ней приложить силу вдоль слоев. Но в перпендикулярном направлении в кристалле проявляется свойство твердого вещества — упругость. Поместим кристалл между двумя стеклянными пластинами и попытаемся растянуть его, потянув пластины в противоположные стороны. Слои искривятся, а шаг их увеличится. Если посмотреть на кристалл через микроскоп, то можно ясно увидеть мелкую рябь. Однако растяжение не может продолжаться бесконечно, так как в конце концов слои оторвутся друг от друга.
При сжатии кристалла вдоль слоев образуется «гармошка». Для этого не обязательно прикладывать механическое усилие. Достаточно разогреть кристалл, осветив его вдоль слоев лучом лазера, а затем резко охладить. Если пропустить сквозь «гармошку» монохроматический свет, то на экране можно увидеть чередование темных и светлых полос, т. е. деформированный кристалл действует как дифракционная решетка.
Некоторые кристаллы типа А ведут себя необычно при охлаждении. Согласно закону термодинамики при нагревании вещества плавятся, а при охлаждении — затвердевают. Но эти кристаллы являются исключением из правил. При медленном охлаждении периодическое расположение слоев исчезает, и кристалл из смектического переходит в нематическое состояние, т. е. происходит плавление кристалла. Не правда ли, парадоксально — плавление при охлаждении? Конечно, не всякий кристалл может обладать подобным свойством, так как необходимы особые типы молекул. Те же кристаллы способны расплавиться в нематические даже при постоянной температуре, если их подвергнуть сильному сжатию.
Любопытен обратный процесс — переход кристалла из нематического состояния в смектическое. В момент перехода небольшой участок кристалла облучим лазером. Этот участок помутнеет, а необ-лученный кристалл останется прозрачным. Рентгеновские исследования показали, что на облученном участке смектические слои изогнуты. Они интенсивно рассеивают свет, вызывая помутнение кристалла. Запомните это свойство, так как мы еще вернемся к нему при описании ряда устройств.
Интересно и другое свойство: при облучении кристалла светом точки его фазовых переходов изменяются. Был проделан такой опыт. Жидкий кристалл, нагретый до изотропного состояния, облучили светом. Каких-либо заметных изменений при этом не произошло — раствор по-прежнему оставался изотропным. Затем его охладили. Оказалось, что температура перехода из изотропного состояния в жидкокристаллическую фазу облученных и необлученных участков неодинакова. Это явление наблюдалось не только у смектических кристаллов. Как все жидкокристаллические среды, смектические кристаллы анизотропны. Они имеют одну оптическую ось, направленную вдоль длинных осей молекул. При искривлении слоя ось также поворачивается.
В кристаллах типа В молекулы внутри слоя более упорядочены. Они образуют плотную гексагональную упаковку. Структура напоминает кристаллическую решетку твердого вещества. Но притяжение между соседними смектическими слоями слабое, поэтому кристалл очень пластичен. По своим свойствам он напоминает графит.
Кристалл типа С также имеет слоистую структуру, однако длинные оси молекул и оптическая ось кристалла наклонены по отношению к плоскости слоя. Подобную структуру имеют и кристаллы типа F, но они более вязки. Покосившиеся молекулы в них собираются группами; они также могут «плыть» вдоль слоев, как отдельные молекулы в кристаллах типа С, но не с такой легкостью.
При всем разнообразии черт рассмотренные жидкие кристаллы имеют одно общее свойство — их получают нагреванием твердых веществ.

