Termotropik sıvı kristallerde ışık saçılması
Küçük Resim Yok
Tarih
1995
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/closedAccess
Özet
Belirli organik maddeler ısıtıldığında, doğrudan sıvı hale geçmek yerine, kristal ve akışkanların özelliklerini bir arada 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 no birim vektörü (direktör) ile belirlenen bir doğrultu boyunca yöneldikleri, ancak moleküllerin ağırlık merkezlerinin rasgele bir dağılım gösterdiği ilginç organik bileşiklerdir. Bu nedenle, izotropik sıvı ile kristal yapılı katı fazlar arasında değişik ara fazlar ortaya koyarlar. Moleküller düzenlemelere bağlı olarak, nematik, kolesterik ve simektik olmak üzere başlıca üç tip sıvı kristal faz vardır. Moleküllerin düzenleme derecesi, sıcaklığın bir fonksiyonu olduğundan, sıvı kristal-izotropik sıvı faz geçişinde söz konusu 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 Nematik 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 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, no denge konumu etrafındaki n(r,t) direktör dalgalanmaları ile açıklanabilir. Direktörün termal yeniden yönelme (salınım) hareketleri, ortamlın 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 toride, direktör dalgalanmalarının küçük ve sönümlü olması durumunda, lineer hidrodinamik relaksasyon denklemleri ile ifade edilebileceği ve Sn (r,t) = n (r,t) - no dalgalanma teriminin yönelmiş bir NSK ortamdaki "açılma", "burulima" ve "eğilme" türü esnek şekil değişimleri ile ilişkili olan iki ayrı modun (Ü=1,2) toplamı şeklinde yazılabileceği öne sürülmüştür. Bu modlar üstel bir bozulma göstermekte ve Lorentzian biçimli bir ışık saçılma spektrumuna yol açmaktadır. Direktörün uzun dalga boylu 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 lazer ışığı şiddetinin ve spektrumunun 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 konfigürasyonları, gelen ve saçılan ışığın polarizasyon doğrultuları tartışılmıştır. Direktörün termal yönelimsel dalgalanma hareketlerinden ileri gelen saçılan lazer 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.
Açıklama
Araştırma Projesi -- Ege Üniversitesi, 1995
