Autor prezentacji: Dr Tomasz Rozwadowski
Na seminarium w dniu 2.06.2021 dr Tomasz Rozwadowski przestawił zagadnienia związane z procesami krystalizacji i zeszklenia w nematycznym ciekłym krysztale, 2,3-difluoro-4-propylofenylo 2,3-difluoro-4-(4-pentylocykloheksylo)benzoesanie (5C4FPB3). Prezentowane rezultaty badań zostały uzyskane na Uniwersytecie Tsukuba, w ramach stypendium Japan Society for the Promotion of Science (JSPS). Procesy krystalizacji i zeszklenia są obecnie jednym z kluczowych zagadnień między innymi w naukach fizycznych, chemicznych, farmaceutycznych i inżynierii materiałowej. Zrozumienie natury tych zjawisk jest nieodzowne w przypadku projektowania materiałów o określonych własnościach.
Część wstępna seminarium została poświęcona charakterystyce materiałów mezogennych, tworzących fazy pośrednie pomiędzy stanem ciekłym, a krystalicznym. Przedstawione zostały zagadnienia związane z rolą uporządkowania oraz oddziaływaniem molekuł w różnego typu mezofazach, krystalicznych i ciekłokrystalicznych. Omówiono procesy krystalizacji i witryfikacji mezofaz. Przedstawione zostały metody badań, różnicowa kalorymetria skaningowa, szerokopasmowa spektroskopia dielektryczna oraz mikroskopia polaryzacyjna.
W zasadniczej części seminarium omówiono przejścia fazowe w badanym materiale oraz scharakteryzowano ruchy i oddziaływania molekularne w poszczególnych fazach. Badana substancja jest ciekłym kryształem nematycznym. Chłodzenie tej fazy prowadziło do zestalenia w formie nieuporządkowanego orientacyjnie kryształu, wykazującego dynamikę molekuł. Dalsze chłodzenie prowadziło do witryfikacji fazy krystalicznej. Podczas ogrzewania substancji zaobserwowano zimną krystalizację, transformację kryształu do kolejnej fazy krystalicznej.
Proces krystalizacji został scharakteryzowany bazując na nieizotermicznych pomiarach prowadzonych z różnymi tempami chłodzenia substancji. Przedstawiony został opis procesów związanych z dynamiką molekuł na wczesnych etapach tworzenia się sieci krystalicznej, jako procesy pre-krystalizacyjne. Analizę kinetyki krystalizacji przeprowadzono w oparciu o modele Ozawy, Mo oraz przy zastosowaniu metody izokonwersyjnej. Przedstawiono opis mechanizmów wzrostu kryształu oraz rolę mobilności molekularnej w tym procesie. Wykazana została możliwość sterowania porządkiem molekularnym, tendencją do zeszklenia poszczególnych faz oraz mechanizmami krystalizacji w zależności od tempa procesu.
