close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Anisotropie der flssigen Kristalle bezglich ihrer Dielektrizittskonstanten und ihrer elektrischen Leitfhigkeit.

код для вставкиСкачать
146
8. AmCsotropie der fiE.iissigen Eristazts
bexilglich 4hrer Diele~tr~witittnkonstanten
und ihrer
elekt&scJum LeitfCihigkeit;
vom W.E a s t .
(Dissertation Halle a. S.)
1. Beachreibung und Einteilung dea Versiichemateriale.
0. L e h m a n n l ) bezeichnet als fliissig- (bzm. flieBend-)
kristallinisch diejenigen hochwertigen organischen Substanzen,
die zwischen dem kriptallinisch- festen und dem normalen
amorph-flussigen Zustande in einem fiir jede einzelne Substanz charakteristischen Taniperaturintervall. eine eigenartige
Phase zeigen. Diese erscheint den1 blol3en huge als eine trube
Schmelze, ist, doppelbrechend und weist eine iiberraschende
diialogie zu den gewohnlichen einachsigen Kristallen auf.
Oft ist diese Phase auch dam blol3en huge gar nicht als absonderlich erkennbar. Doch beweisen d a m Beobachtungen
in konvergentem polarisiertem Licht die Pseudoisotropie,
da, dann genau wie bei einem senkrecht ZUI' optischen Achse
geschnittenen einachsigen Kristall das Achs,enkreuz mit den
Ringen auftritt.
Nach B 0s e 2) hat ma8n sich diese kristallinischen Fliissigkeiten so vorzustellen, daB die ihnen nach V o r l a n d e r eigentumlichen langgestreckten Molekiile sich nicht, in vollkommener
Unordnung durcheinander bewegen, sondern ei:neTendenz haben,
sich para'llel zu legen. Meist aber ist die Kraft der Warmebewegung stark genug, eine vollige Ordnung zu verhindern,
und es bilden sich nur SchwArme von etwa 0,Ol nim GroBenordnung aus, durch deren unregelmafiige Lnge die Triibung
des Lichtes verursacht wird.
1 ) 0. Lehmann, E'liissige Kristalle. Leipzig 1904 und Ann. d.
l'hys. 2. 8. 676. 1900.
2) P.Bose, Phys. Zeitschr. 8. S. 513. 1907; 9. S. 708. 1908; 10.
6 . 230. 1909; 12. S. 60. 1911.
Annden der Phyeik. IV. Folge. 73.
10
146
TY. Kast.
1. Die Substanzen, bci deneii die WiirmeLewgung nur
die Bildung solcher einzelnen Schwarine zultiflt, mochte ich
in der erstmenGruppe zusammenfa.ssen. Deren C,haraliteristikum
w&realso die Unordnung der Schwarmachsen, d. h. der mittlercri
Moleliullangsachse der einzelnen Schm-iirme, oder das Fehleri
einer spontanen Pseudoisotropie.
Von den untersuchten Substamen fa,llen in (lies? Crruppe
das Azoxyanisol, Azoxyphenetol und Anisaldaein.
2. hls zweite Gruppe mochto ich dann die 8ul)st,anzr:n
bemichnen, die einer spontanen Pseudoisotropie fahig sind.
Bei diesen richten sich in dunnen Schicht'en unter tier W i r h n g
der Flachen, zwischen denen die Schmelze sich befindet, alle
Schwarmachsen parallel und zwar senlirecht zu diesen Fliiclien.
Beim Durchblicken in dieser Richtung verh&lt sich die Phase
wie ein senkrecht zur optischen dchse geschnittener einachsiger
Kris tall.
Hierhin gehoren der Athoxybenzalainino-a-methylzimtsaureathylester und der Phenylbenzalamino-a-athylzimtsli,urepropylester .
Man kann jedoch a,uch bei den Subst,anzeii der ersten
Gruppe stilbst in dickeren Schichten die Bildung ekes maliroskopischen Schwarmes erreichen. Bringt man namlich eine solche
Schmelze in ein magnetisches Feld von, einigen t'ausend Gauss
Fcldstarke, so bemerkt man beim Dnrchblicken in der Kraft!inienrichtung oin Gerschwinden der Trubung.1) Diese Aufhellung kommt dadurch zustande, da13 die Molekule sich mit
ihren Lgngmchsen in die Richtung der magnetkchen Krsftlinieri stollen. Eiiie so magnetisch gerichtete Schicht ~ r h a l t
sich optisch ebenfalls wie ein senkrecht zur optischcn 4chse
geschnittener einachsiger Kristall.2)
Nach Beobachtungen von Ma u g u i n 2), der an? hzoxyanisol
und ilzoxyphenetol unter ganz besonderen VorsichtsmaBregeln
in ganz dunnen Schichten ebenfalls eine sponta,ne Pseudoisotropie
fand, und nach Beobachtungen von Vie t h 3), die am Athoxybenzalamino - a - mcthylzinitsaureathylester bei noch kiirnig
wachsender Phase unter der Wirkung eines magnetischen Feldes
1) P. Bose, a. a. 0.
2) H.v.Wartenberg, Phys. Zeitschr. 12. S. 837. 1911 u. MLauguin,
Compt. rend. 152. S. 1680. 1911.
3) G. Vieth, Diss. Halle, 1910.
Akisotropie der flussigen Krista,lb usw.
147
eine vollige Kliirung ergaben, lionnte man dazu neigen, den Unterschied zwischen beiden Gruppen nur fiu. einen quantitativen
zu halten. Ich mu13 jedoch die Unterscheidimg durchfuhren,
(la sich bezuglich der Dielektrizitatskonstanten ein eindeutiger
qualitativer Unterschied zwischen beiden Gruppen ergab.
Die Grundc fiir die gr6Bere Stabilitat dcr pseudoisotropen
Phasen bei den Substaiizen der zweiten Gruppe diirften also
tiefr-r liegen; Boso nimmt eine bestimmte Massenvertcilung
innerhalb der langgestreckten Molekiile an.
3. ,4uf Grund des inagnetischen VerhaJtens niul3 iiian
noch eine dritte Grupps der flussig-kristallinischen Substanzen
unterscheiden. Es gibi namlich auch Schmelzen, die auf ein
inagnetisches Feld uherhaupt nicht reagieren, so das Cholesterylbenzoat, der Anisalaminozimtsaure&thylester und der Azoxybenzoes2iureathylester. Diese Verbindungen bezeichnet L e h m a n n als fliel3end-kristallinisch. Ihrc truben Schmelzen zeichneii
sich durch besondere Zahiglreit aus und enthalten noch Kristallindividnen mit Resten einer polyedrischen Strulrtur.
11. Die dielektrischen Mdessungen.
Aus der Doppelbrechung der t,ruben Schmelzen schlieUt
schon J i e h m a n n l ) auf eine Anisotropie bezuglich ihrer Ditilektrizitat,skonstanten. Dem Nachweis dieser weiteren Analogie
x u den gewohnlichen einachsigen Kristalleni galt der erstme
und zugleich der Hauptteil dieser Arbeit.
Die Versuchsnnordnun.g mul3te gest at ter,) unt er Benu tmng
tler magnetischen Anisotropie der Substanze:n eine Anderung
cler Dielektrizitatskonstanten gegenuber dem ungeordneten
Zustande nachzuweisen. Zum mindesten bei den Substanzen
tler ersten Gruppe war auf Grund der oben 'enbwickelten Anschauungen eine nie13bare Anderung zu erwarten. Daher wurde
in die von Herwegz) angegebene Anordnung zur Messung
srhr kleiner Kapazitatsanderungen mittelk ungedampfter
Schwingungen ein MeBkondensator mit der flussig-kristalliiiischen Substanz a h Dielektrikum eingeschaltet (Fig. 1),
rler geheizt und in ein magnet'isches Feld gebracht werden
Ironnte. Er bestand aus zwei lfessingplatte:n, wie sie Fig. 2
zeigt. Eine U-formigo Glimmerplat,te bildete die seitliche
1) 0. L e h m a n n , a. a,. 0.
2 ) J. H e r w e g , Verhandlungen d. D. Phys. Ges. 17/18. S. 572. 1919.
10*
w.IidSt.
148
CrefaBwrtndungund war gegen die Platten mit, zwri entsprechend
zugeschnittenen Zinnfolien abgedichtet. Mittels der Lappen
(0-0,)
wurde der Kondensator zur Isolation in Glasschienen
Tersuchaanord
I
E
gefuhrt, die irn Boden eines als Ofen
dienenden KupferblechgefaBes befestigt
x-aren. Auf diesem war mit Glimmer isoliert eine Heizspirale aus Xickeldraht bifilar
aufgewickelt und nach aul3en mit Asbest
nmkleidet. Die Temperaturbestimmung erfolgte niit tels 'l'hermoelement und Galvanometer. Zur Erzeugung des niagnetischen
Magnet
Yeldes wurde ein Halbringmagnet nach
D u b o i s bmutzt. Seine $'eldstiirke wurde in Abhangigkeit
1 on der Magnetisierungsstrornstarke Pinmal mittels der In-
Mefikondensator
Glimmerscheibe Zinnfolie
Fig. 2.
duktionsmethode nach V e r d e t , Zuni anderen mittels der
Steighohenmethode nach Q u i n c k e bestimmt. Der Magnet
wa.r in hinreichender Entfernung von den Schwingungskasten
Anisotropie der fliissiyx Kristalle u m ~ .
149
aufgestellt , sod& eine Storung der Schwingungen infolge
rtwaiger Beeinflussungen cler Gluhkathodenrohren nicht auf trat. Die Leitungen zum MeBkondensator vrurden durch rin
Keerdetcs Bleirohr elektrisch geschutzt.
Weiter waren dar
KupferblechgefiiB, das den Kondcnsator au fnahm, und die
Kondensatorplatte, an die das Thermoelcnient angeprekit
wurde, geerdet. Die magnetischen Krnftlinien verliefen wnhwcht zu den Kondensatorplatten.
AuBer diesem Mekikondensator Cm enthielt der Schw ingungylrreis X, noch einen zweiten Kondensator C,, der niit Clm in
Serie geschaltet und von tlerselben GroBenordnung war. l+;r
diente nur z u r Herabsetzung der Diimpfung. Diese war^
niimlich sonst wrgen der Leitfahigkeit des flussig-kristnllinischrn
Dielelrtrikums c.0 groB geworden, d a B lieinc Schwingungen
imhr zustande geliommen maren.
Der Kreis I<, Pnthielt einen Drchlrondensator
ui11 auf
abstimmen zu kbnnen, und auBerdem einen feinver.;tellbaren Kondensator C ' , der C, parallel lag untl dazu diente,
die in C'7n auftretentlc Kapa zitatsanderung auszugleiclien.
C' bestand BUS zwei Mrssingplatten von rtxri 2 qcni GrriBv.
A M ischen die mittels riner Schlittenverschiebuiig ein (fliminerhlattchen eingeschoben werclen lionnte. Dicl Troniinelteilung
gptattete eine Ahlesang nuf 10-2 mm. Die Eichung von ( "
in Schwebungen hei anfhnglich schwebungsfreier Resonam
der beiden Kreise ergab eine so tadellos lineare AbhBngigkeit
clrr KapazitBL von der JTerschiebung des Glimmerblattchens.
daB diese Versehiehung als MsB fur die auftretende Kapazitatsdnclerung benutzt werdrn lionnte.
Die Belbstinduktionen beider Kreise waren konstant.
Dnher folgt aus der Thomsonschrn Formel die Reziehung
( l d .
An = __
72
1 -_
AC
2
C '
~ i i mlint TZ tlir Freyurnz dt r Sch\\ingungw, iiiit ( ' die
Kapazitat des Schwingungskreises bezeichnet. Da :)her atBrr
den1 vorgeschalteten Kondcnsator C, auch nocli der Teil 1 on (In&,
tler das Glimmer- Lr als Dielektrikum hat, koiistantc Kapazitht
liehalt, und da es unmoglich ist, gmau anzugeben, wit7 gro13 dicb
Kapazitat diwes unveranderlichen Teiles von Cnt im Vergleich
zur gesamten Kapazitat Cm ist, so Bann die h d e r u n g der
Dielektrizitatskonstanten in Cni. die ciner bestimmtm T'er-
w'cxn
stellung von C' ontspricht, nur der GroBeriordnung nach a.ngegeben werden. Die Kapazitatsanderung A C/C und die ZUgehorige Dielekt'rizitatskonstanteniinderung d E / E verhalten sic11
ungefiihr wie 1 O : l . Die untersuchten 8ul)stanzen haben in1
flussig-kristallinischen Zust,ande sehr wenig verschiedene Dielektrizitatskonstanten. Da~herentspricht bei allen Messungen
der Verschiebnng des Glimiiic~bliittchensin C' nm 1 inm fast
die gleiche h d o r u n g der Dielekt,rizitiitskonstanten~ namlich
etwa, 5.10-3 (d n = 500, 1 = 200 m, E 2).
Die Ausfuhrung der Messungen geschah in der Weise,
daB die zu nntersuchende Substanz in pulverf6rmigem Zust'ande in den oben ausgefriistm Rand des &Rlrondensators
eingefullt wurde, nachdem dessen Tempera,tur deren Kliirpunkt iiberschritton hatt'e. Sie schniolz dann iiiomentan untl
erfullte den ganzen Ranm zwischen den Ylatten gleichmiil3ig.
Darauf x w d e die Temperatur allniahlich erniedrigt, und dabei
der Differenzton beicler Bchwingungslireise mit und ohne Felt1
uerglichen. Da die Umwandlungspunlrtmebckannt Rind, kan11
ma'n aus den abgelesenen Temperaturen erkenncn, wann man
sich im flussig-kristaltllinischen Gebiet befindet. Man merkl
es abor auch an einer plotzlichen Anderung tlpr Dielektlrizitii,tslionstanten. In l%ereinstimmung niit fruheren Beobachtungenl,
lronnt'e ich namlich aus der Anderung des Differenztones ersehen, dill3 die Dielektrizitiitskonstante g m z dlgemein ii:
den einzelnen Phasen gut konstant ist., daB drr Wert im isotropflussigen Gebiet aber uni 5-8 Proz. k1eint.r ist als der in1
lirist,allinisch-flussigen Gebict, und clafi diese Anderung a m
Klarpunkt sich mit groISer aber beobacht'barer Schnelligkeil
vollzieht. Rcim Festwerden der Substanz fallt dann die DielektrizitMskonstante wieder sehr sta,rlr, in der Regel his auf
etwn die Halfte ihres vorherigen Betra,ges. Die in die I<nrreii
init' eingczeichneten Umwandlungspunkte sinrl so gehort wordeii
und ergeben von den in der Literatur angegebenen Werteii
nur Ahweichungen nach unten , die als Unterkuhlungserscheinungen oder in einigen Fdlen auch als Folgen geringer
Verunreinigungen zwanglos erklart werden konnen.
Die Versuche ergaben eine deutliche Anisotroyie der fliissiglcvistallinischm Scliichten bexiighh ih.rer D i e ~ ~ t r i ~ ~ t a t s k ~ ~ s t a n t ~ r .
-
1 ) B. Specht,, Diss. Halle 1908; F. Weise, Dis8. Halle 1914;
C. Sultze, Diss. Halle 1908.
.4nisotropie der fliissigen Iiristulle usw.
151
Iin amorph-flussigen und im kristallinisch-festen Gebiet zeigte
sich nirgends auch nur die geringste Wirlrung des Magnetfddes. Die im anisotrop-flussigen Gebiete beobachteten Anclerungen beim Erregen des magnetischen Feldes konnen also nur
eine Folge der magnetischen Orientierung der Schwarme sein. Die
Wirkung 'war bei den beidcn ersten Gruppen einc vollstandig
1-erschiedcne. Daher sollen Leide getrennt lbetrschteb werden.
1. Azoxyanisol
2. A.zoxypheneto1
3. Anisaldaziu
i
Fig. 3.
a) Bei der ersten Gruppe der truben Schmelzen (vgl.
Einleitung) ruft das Anlegen des magnetischen Feldes eine
tleutlichc Tonanderung im Sinne einer Verkbineruny &r
Kupazitut hervor, die sofort nach dem Ausschalten das Feldes
vollig wider verschwindet. Das bedeutet also, da13 mit der
magnetischen Orientierung der anisotropen Schmelzen in der
Bichtung der E'eldlinien eine Verkleinerung ihrer Dielektrizitatskonstanten verbunclen ist. Die Kurven der Fig. 3 zeigen
W . Iiast.
152
diem Yerkleinerung bei verschiedrnen Temperatureil in Abhsngigkeil von der magnetischen Feldstarke. Die Knrvm
links in Fig. 4 sintl aus diesen graphisch gewonnen nnd geben
~ t(inmmAC'I
&
(aus Fig. 3 konstruiert)
A E .b (hmm AC?
(bei steig. Temp. beob.)
1. Azoxyanisol
(bei fall. Temp. beob.)
Ad
Fig. 3 konstruiert)
(bei fallend. Temp. h o b . J
2. Azoxypheoetol
(Die eingeklammerten Zahlen geben die magnetiache FeldgroBe
in 1000 Gautl an.)
Fig. 4.
(xu9
nun bei verschiedeiien Feldstklien die Abhiingigkeit der Verkleinerung von der Temperatur mieder. Zur Konlrolle sind
die Kurven reehts in Fig. 4 bei konstanter Feldstarke durch
das ganze anisotropisohe Gebiet Idndurch gemessen. Nimrnt
man an, daQ die Nolekiile in dcr ltichtung ihrer Liinpsachse
dnisotropie der fliissigen Kristnlle usw.
153
(mit der sie sich in die Richtung der niagncjtischen Feldlinien
stellen) ihre kleinste Dielektrizitatskonstante haben, SO zeigt,
Fig. 3, wis die Molekule sich mit wachsender YeldstLrke mehr
und mehr ordnen. Bei 7000 Gauss ist (lie Ordnung schoii
nshezu vollstandig. Fig. 4 zeigt dann, wie die Kra'ft der Warmebewepng, die ja hier schon von vornherein Pin viilliges Parallelstellen der Molekule verhindert, auch -dic?ser magnetischen
Ordnung mit steigender Temperatur immer stiirker entgegenwirkt.
Auch das augenblickliche Verschwintlen der durch
tlas Magnetfeltl hervorgernfenen Verkleinenmg der Dielcktrizitatskonstanten beini Ausschalten des E'eldes zeigt diese
Gegenwirkung der Wiinnebewegung. Doch drr au Rerordentlieh
steile hbfall der Kurven innerhalb der oberstm 5 0 des anisotropen
Gebietes nnd die eigtAntiimliche Tatsache, (la8 man bei hoherm
Temperaturen nicht die rrhohte &aft dcr Wa,rmebewegung
niit starkeren magnetischen Feldern lmnpensieren liann.
daB vielmehr die bei hoheren Temperaturen aufgenomnienrti
Kurven der Fig. 3 schon bei kleineren U'erten der Dielelitrizit'at+
konstantenverkleinerungen urnbiegen und einen beinahe deutlicheren Sattigungszustantl der magnetischen Einstellung in
_\bh%ngigkeit von der ma.gnetischen Feldstiirlre zeigen, kann
wohl nicht ausreichend BUS Clem Bntvachsen der molekularen
\Viirmebewegung niit steigender Teniperat.ur erlrklart werden.
Eeobachtungen von L e h m a n n weisen darauf hin, dalj bei
hoheren Tcmperaturen Rotationen und Wirbcl auftreteii uncl
ganze Teile der kristallinisch-flussigen Schiclit sich der magnfltischen EinsteIlung vollig entzichen.
Reobachtungen von
Sve d b erg1) uber die Leitfiihigkeitsanclerung solcher Schmelzen
Lei magnetischer Orientierung, auf die im ziveiten Teil zuruckzukommen sein wird, crgeben ubrigens dirwlbe eigentumliche
'I'ompera turabhangigkei t .
Jedenfnlls ergibt die obige Annalme ii'cter eine Anisotropic?
der Xolekule bezuglich ihrer Dielekt,rizitSitskonstanten eine
T-ollausreichende Erklarung der beobachteten Erscheinungen.
Nach den einleitend entwickelten Anschauuagen bedeutet
diese Annahme aber, daB die Langsachse der .Mokkule, d. h. ihre
optische Achse, die Richtung ihrer kleimten Dielektrizitatskonstanten ist'.
l j T h e S v r d b e r g , Ann. d. Phys. 44. 8. 1121. 1914.
w.Iinst.
154
Die dicht oberhalb des Schmelzpnnktes der Substmzcii
Lei einer magnetischen Peldstarke von 7500 Gauss beobachteten
Dielektrizitatskonstantenanderungen diirften wohl nach dem
Kurvenlauf den groBtmoglichen Anderungen nnhozu gleichkommen. Sie bet'ragen hier bei einer kristallinisch-flussigeii
Bchicht von etwa 2 qcin FlBche etws 4.10-2.
b) Ganz im Gegensatz zu diesen Beobachtungen t'ritt,
bei den spontan-pscudoisotropen Substanzen cler zioeiten Gruppe
in der Richtung der ma'gnetischen Kraftlinien eine Vergroperiaig
der DielektrizitBtslionstanten auf. AuBerdem sind die hier
durch das Magnetfsld hervorgerufenen h d e r u n g e n ahsolut
gerechnet lO-20nial kleiner a19 die bei der ersten Gruppe
beobachteten. Ihre grijBten Werte bet,ragen hier untccr denselben Verhiiltnisscn wie oben nur etwa 2.10- 3. Die AbhBngiglreit, der Dielekbrizitiitskons ta.nt eniinderung \-on der magne; s L&A
IUW
zmo mo wmm6om 7
m
1. p-AthoxybenzalRmino-a-methylximtsiiure8~l~~t~~
(im gleichen MaBstabe wie Fig. 3)
AE?
2. (1) in zehnfachem MaBetabe
3. p-Phenylbenzalamino-a-athyIzimt-
siiurepropylester
Fig. 5.
tischen Feldstarke (Fig. 5) gleicht der der Fig. 3 auch griiGenordnungsmaBig, wenn man dort die Ordinatenachse etwa dnrch
den Punkt 5000 GauB cler Abszissenachse legen wiirde. Das
bedeutet aber , dalS die spontan- pseudoisotropen Schmelarn
selbstandig eine solcho Einstellung ihrer Moleliule aufweisen.
\vie sie bei den Schmelzen der ersten ('-ruppe erst durch Anlegen eines magnetischen Feldes T ' O ~etwa 5000 GauB Feldstarke
herbeigefuhrt werclen, oder da13 das Magnetfeld bier die
Stellung der Molekule nur noch etwas liorrigieren limn.
Zur ErlrlBrnng der Beobachtungen Imucht man d.ann nur
Anisotropie der fliissigert liristalk usw.
155
anzunehmen, dal3 die Molekiile in der Richtung, die sie den
magnetischen Kraftlinien parallel stellen, die grol3te Dielektrizitatskonstante haben. Das bedeutet hier abrr ein lifusimum der Dielektrizifatskonstnnten der Molekiile
der Richtmg
ihrer Laysachse.
Ubereinstimmend dsmit, daB dcr pseudoisotrope Zustand
hier stabil ist und nicht durch die Kraft der Wiirmebewegung
zsrstort merden kann, aAgt nuch die vom ~nagnetischenFeld
hervorgerufene und an der VergroBerung der Dielektrixiti tslionstanten erkennbsre Xachrichtung der Bfolekiile keinr Abhiingigkeit von der Temperatur. Sogleich nach den1 ersten
[anschlieflend bei fallender
Temp. beob.)
95
p-fithoxyhenza~am~no-a-methylz~mts~ui-ur.eathy~eater
Fig. 6.
Gchnielzen (Fig. 6) zrigte sich allerdings eiri starkes Abnehnieii
des Effektes mit steigender Temperatur. Es handelte sich
aber offenbar urn sekundiire ErschAnungen, da bei wieder
erniedrigter Temperatur die ursprunglichen Werte nicht ann;ihernd xvieder erreicht wurden, sondern vielmehr ein x-eiteres
Fallen des Effektes brobachtet wurde. Erst wenn der fliissigkristallinisehe Zustand einige Stunden anfrechterhalten war,
ergaben sich reproduzierbare Werte, die die vollige Unabhangigkeit der Dielektrizi tiitskons tan t envergrofierung von der Temperatur innerhalb des ganzen anjsotropen Gebietes beweisen.
156
w.Kast.
Die JIessungen am ~~thox~~benzalamino-cr-methylziiiitsdur~~bthylester beziehen sich alle nur auf dessen erste anisotrope
Phase. I n Ubereinstimmung mit fruheren Beobachtungenl)
stellte sich bei der allmahlichen Abkiihlung, die n i c k Anordnung und MeBweise allein znlie8, die optisch beobachtete
zweite Phase nicht ein.
c) Bei den truben Schnielzcn der dritten ~ ~ r z ~ p pden
c,
sog. fliel3endrn Kristallcn, war in dersrlben Anordnung eine
Di~lektrizitatskonstantenanderunfibeim Anlegen cines beliebig
st,arken magnetischen Feldes nirgends zu beobachtcn. Die
optischen Beobachtungen, die das Fehlen einer niagnetischen
Anisotropie ergaben, werden dadurc h also bestztigt. Fur
dic F r a p nach der Anisotropic der Dielekirizitatslwnstanten
bedeutet das aher nur, (la8 drr him eingcsclilagrne TYpg fiir
tliese Snbstanzen nicht zum Zirle fiihren kann. Die Fragp mu[;
&o offen hleibcn.
111. Die Leitfahigkeitamessungen.
Kri drr ersten Gruppe der flussig-kri4talliuischcii Jlerbindungen fie1 bei di.n obigen Untersuchungen Pine deutliche
Zunahme der Dampfung der elrBtrischrn Schn iugungc.n als
Begleitrrscheinung der magnetischrn Einstellung der Moleknle
auf. Deshalh wurtlen - zuniichyt ohne Kenntrii- drr Svedbergschen Messungen ?) -~ liontrollierende T,t4tfiihigkeitsmessnngen in der Weise wngehtcllt, ddB rler MclSkondensator
in im ubrigen nnveriinderter Anordnung in pinen Stromkreis
geschaltet wurdc, iler eincn dkkumnlator untl ein il 'Arsona 1 sches Gfalonnoinc4,er 1-on einer Rrnpfindlichkeit von
2,20 *
Amp. pro Millimeter (bei hhlesung init Spicgel uncl
Xknla in einer Entfrrnnng von etwa 2 m) enthielt. Wegrn der
trotz d t ~einlachen Anordnung recht guten Best:itigung der
Svedbergschen Ergebnisse scien diesc Mewingen kmz rrwiihnt.
Dir Yerwmdung von Gleichstrom wurde da durch niijqlich,
d d 3 es gelang, whhrmd der Kondrnsator unter Spxnnung
stand, die Temperatursteigerung so au regeln, dnf3 die Steigorung
drr Leitfahiglieit durch die machqendc~ Temperntur und ihrft
Verminderung ciurch die ivachsencle Polarisation Qich lionipensierten. In diesen GleicbgeffichtszustBnden inirde dann
TT
1 ) C'. Sultze, a. a. 0.
2) T h e Svedberg, a. a. 0.
tiei versehiedenen magnetischen Feldstarken geinossen und
der Quotient der Leitfahigkeiten im ungeordneten Zustnnde ( 0 )
und im magnetisch-geordneten Zuntande in der Richtting
des Feldes (d)berechnet.
Azoxyanisol
g+
(Konet.)
53
(Konstr.)
I
Azoxyphenetol
a) Beim Azoxyanisol, Azoxyphenetol nnd -4nisaldazin
istTder Quotient 0'1 o im ganzen anisotsropen Gehiet deutlich
grol3er als 1 (Fig. 7) und hangt von der magnetischen Feldstarke und der Temperatur in ganz iihnlicher Weise ab wie die
beobachtete Dielektrizitatskonstantenverkleinerung. Wo die
Kurven aus meinen Messungen nicht mit Sicherheit festlageen,
wurden sie nach S v e d b e r g s Beobachtungen erganet, und es
155
w.Kqst.
wurde jedenhtlls gezeigt, daB die gemessenen Pniilitt? sic11 den
Svedbergschen Kurven tadellos einreihen lassen. Auf quantitative ijbereinst,immung konnm nieine Messungen natiirlicli
keinen iliisprnch erheben. Die Tcinperaturabhiingigkeit dos
Quotienten G'/C ist meist nur aus den Kurven konstanter Teniperatur umkonstruiert. Direkte Messungen an -4zoxya.nisol
bes tatigt'n a.ber den Kurvenverlauf vollig.
Bei (let magnetischen Ordnung der Molekult: geht nlso
ganz parallel niit der Verkleinerung der Dielektrizitatskonstanteii
in der Richtung des magnet'ischen Feldes eine VergroBerung
tior Leitfiihigkeit. Diese liegt offenbar in einer Erhiihung der
Ionenbeweglichkeit in dioser Richtung begriindet,.
Denkt
man sich z. 13. ein Biindel Nadeln in ein magnet'isches Feld
gebracht, so ltann man in der Richtung der Feldlinien leicht
hindurchsehen, m&hrend das in der Richtung senkrecht dazu
kaum moglich sein wird. Ganz ubcreinstimmend damit fand
S v e d b e r g auch in cler Richtung senkrecht zu den magnetischen
Kraftlinien eine Verkleinerung der Leit,fahigkeit..
DaB die Kurven cler Fig. 7 vie1 deutlicher und schon bei
etwas kleineren Feldstarken einen Maximalwert des Quotienten
,f/a zeigen als die Kurvcn der Fig. 3 bezuglich der Verkleinerung
der DielektrizitMskonstanten, kann man vielleicht so erklaren,
daB fur die Leit,fahigkeit nur die Richtung der einzelnen
Schwiirme, fur die Dielektrizit.&tskonstante aber die Richtung
der einzelnen Molekule bestimmend ist.
h) Auf Grund dieser Erwa,gungen urid der nur noch die
Stellung des einzelnen Molckuls nachrichtenden 'VVirkung
eines Magnetfeldes bei den spontan-pseudoisotropen Schielzen
ist dort nur eine SiuBerst geringe Leitfahigkeitsanderung durch
ein magnetisches Feld zu emarten. Dem entspricht dss Verauchsergebnis insoweit, a,ls eine Leitfahigkeitsanderung nicht
mit Sicherheit zu konstatieren mar. Sie scheint innerha.lb
der Fehler der angewendeten Methode und Empfindlichkeit
zu liegen.
c) Die sog. flieljenden Kristalle zeigen natiirlich auch
bezuglich ihrer Leitfahigkeit nicht die geringste Einwirkung
des magnetischen Feldes.
Bezuglich der auch ' o n mir niit aller Sicherheit beobachteten Tatsache, da13 die Ileitfihigkeit beim Ubergang vom
Anisotropie der flussigen Iiristalle usw.
159
amorph-fliissigen zum kristallinisch-flussigen Zus tande sprunghaft abnimmtl), mochte ich noch einmal erwahnen, daB der
Sprung der Dielektrizitiitskonstanten in entgegengesetzter
Richtung an derselben Stelle bei meineri Bcobachtungen
i d aller RegelmaBigkeit Deutlichkeit und Schiirfe an einer
ganz rapiden h d e r u n g des Differenztones direkt erkennbar
war. Vielleicht ergibt sich daraus doch die Moglichkeit, diesen
Sprung aus einer :4nderung des Dissoziationsgrades ZII erklaren, da Fluiditats- und Viskositiitsbeobachtungen2) eine
h d e r u n g der Ionenheweglichkeit in dieseni Sinne unmoglich
erscheinen lassen.
)
IV. Zueammenfassung.
Die flussig-kristallinischen Substanzen zeigen im anisotropflussigen Gebiet eine deutliche Anisotropie beziiglich ihrer
Dielrktrizitatskonstanten.
Es lassen sich zwei Gruppen unterscheiden, die dariii
prinzipicll verschieden sind, da13 in dem einea Falle die Langsachse der MolekuIe die Richtung ihrer kleinsten, im a,ndereii
Falle ihrer gro5ten Dielektrizitatskonstanten ist.
I n die erste Gruppe gehoren die SubsLanzen, bei deneii
die &aft der Warmebewegung einer einheitlichen Richtung
der Molekiile weitgehendsten Widerstand entgegensetzt und
nus eine Bildung von Schwiirnien von 0,Ol mm GroBenordnung
zul5l3t .
Die Substanzen der zweiten Gruppe erscheinen in der
Richtung senkrecht zu den begrenzenden Flachen pseudoisotrop,
d. h. hier richten sich unter Wirkung der Oberfliichen alle
Nolekiile nahezu senkrecht zu diesen.
Bei den Substanzen der ersten Gruppe zeigt sich in der
Richtung des Feldes eine deutliche VergrijBerung der Leitfahigkeit als Folge der durch die Parallelrvchtung der Molekule in dieser Richtung vergroBerten Ionenbeweglichkeit.
I n der zweiten Gruppe lag eine solche -- wie zu erwarten
war - innerhalb der Fehlergrenzen.
Bei den flieBenden Kristallen blieben diese Untersuchungen
wegen des Fehlens der rnagnetischen Anisotropie ergebnislos.
1) The Svedberg, Ann. d. Phys. 49. S. 437. 1916.
2) The Svedberg, a. a. 0. u. E i c h w a l d t , IXss. Marburg 1904.
160
W . Kast. Anisotropie der fliissigen Kristalle 'usw.
Die vorliegenden Untersuchungen wurden im Kinter 1921122
und im Sommer 1922 im physilralischen Institut der Cniversitiit
Halle angestellt. Hrn. Prof. Dr. H e r w e g bin icli fur die -411regung zu dieser Arbeit und sein stetes forderndes Interesse
zu groI3teni Danlre verpflichtet, desgleichen Hm.Geheimrat M i P
fiir die freundliche Cberlassung der Apparate des physilialischen
Instituts und Hrn. Geheimrat V o r l a n d e r fur sein liebenswurdiges Entgegenlrommen I)& cler Beschaffung tlw Vcrsuchsmaterials.
(Eingegangen 19. Juni 1923.)
Druek von Metager & Wittig in Leipzig.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
725 Кб
Теги
ihre, bezglich, dielektrizittskonstanten, der, flssigen, elektrischen, kristally, anisotropic, leitfhigkeit, und
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа