Книга французского физика-теоретика П. де Жена —
превосходное введение в физику жидких кристаллов.
В ней рассмотрены модельные представления о строении текстур жидких кристаллов, упорядочение, оптические свойства и дефекты, гидродинамика, влияние электрических и магнитных полей, обобщены последние результаты, полученные при исследовании физических свойств жидких кристаллов различных классов.
Книга представляет интерес для физиков, в частности кристаллографов, и химиков, изучающих кооперативные явления и фазовые переходы в твердых телах и жидкостях.
Она будет полезна специалистам — разработчикам приборов на основе жидких кристаллов. Ее можно также использовать в вузах как пособие для подготовки специалистов соответствующего профиля.
В 1888 г. австрийский ботаник Рейнитцер получил новое органическое вещество — холестерилбензоат. Определяя его температуру плавления, он заметил, что вещество плавится в две стадии: вначале образуется мутный расплав, а при дальнейшем повышении температуры этот расплав превращается в прозрачную изотропную жидкость. Кроме того, он заметил, что, обладая всеми реологическими свойствами жидкости, расплав имеет оптические свойства одноосного кристалла: свет, проходя через него, испытывает двойное лучепреломление. Рейнитцер решил, что перед ним просто смесь двух веществ, плавящихся при разных температурах,причем в мутном расплаве присутствует кристаллическая фаза одного из веществ. Он не смог разделить эту смесь и послал свой препарат немецкому физику Леману, крупнейшему специалисту по «кристаллографическому анализу», как в то время называлась область молекулярной физики, занимавшаяся определением формы и оптических свойств кристаллов с помощью поляризационного микроскопа.

Результаты исследования Лемана оказались неожиданными. выяснилось, что Рейнитцер получил совершенно чистое вещество, но при нагревании оно переходило в новое агрегатное состояние: между кристаллической фазой и изотропной жидкостью в температурном интервале шириной 34° существовал мутный вязкий расплав с анизотропными оптическими свойствами.
Вскоре оказалось, что холестерилбензоат — не уникальное вещество. Леман нашел новые фазы при плавлении еще целого ряда органических веществ. Всем им он дал название жидкие кристаллы, а оптически анизотропную фазу вскоре назвали мезофазой (от греческого слова мезос —промежуточный). Продолжая исследовать жидкие кристаллы, Леман обнаружил, что аналогичные фазы возникают не только при нагревании определенных органических веществ, но и при растворении некоторых соединений, например при растворении олеата калия в смеси воды и спирта.
Такие жидкие кристаллы называют лиотропными (от греческого
слова лио — растворяю) в отличие от термотропных, которые образуются при нагревании.
Сразу же после открытия жидких кристаллов их свойствами заинтересовались химики и физики, и к 30-м годам нашего века было выяснено, какие типы жидких кристаллов встречаются в природе, какими особенностями химического строения они отличаются и какими оптическими свойствами обладают. Этот «физико-химический» период изучения жидких кристаллов подытожили монографии Форландера [1] и Грея [2]. В те годы жидкие кристаллы казались бесперспективными для практического применения и поэтому ими продолжали заниматься лишь редкие энтузиасты.

К началу 60-х годов, однако, ситуация резко изменилась.
В 1963 г. в США был запатентован метод регистрации ИК и СВЧ излучений с помощью тонкой пленки жидкого кристалла, изменяющей свой цвет при нагревании. Он позволял решить одну из важных задач быстро развивающейся квантовой электроники, и жидкими кристаллами вновь заинтересовались, на этот раз физики и инженеры.
Микроэлектроника давно уже испытывала острую нужду в недорогих и экономичных цифровых и буквенных индикаторах. Оказалось, что тонкий слой жидкого кристалла, помещенный в соответствующую плоскую ячейку с прозрачными электродами, обеспечивает успешное решение этой задачи. С этого момента начинается второе рождение жидких кристаллов, бурное развитие исследований их физических свойств и применение в оптике, электронике и приборостроении. Наступил «инженерно-физический» период изучения жидких кристаллов.

(Этой группе физика жидких кристаллов обязана решением многих вопросов, относящихся к исследованию дефектов, фазовых переходов, неустойчивости в электрических и магнитных полях и др., причем самому де Жену принадлежит приоритет в решении многих важных теоретических вопросов.)

Однако достоинства книги имеют и оборотную сторону. Слишком много интересных эффектов, причем имеющих важное практическое значение, осталось «за бортом» или отмечено лишь краткими примечаниями! Правда, это обусловлено не только позицией автора, о которой говорилось выше, но и тем обстоятельством, что никакая книга не успеет за такими стремительными темпами, какими развиваются работы по исследованию жидких кристаллов. И хотя
во 2-е издание 1975 г., с которым сверен перевод, де Жен внес много дополнений (наиболее существенное — о сегнетоэлектрических хиральных смектиках), при редактировании мы вынуждены были добавить целый ряд литературных ссылок на наиболее важные
из последних работ.
Книга де Жена посвящена физике только термотропных жидких кристаллов. Эта область уже достаточно определилась. Лиотропные жидкие кристаллы лишь кратко упомянуты, хотя уже сейчас ясна их исключительно важная роль в процессах, происходящих в живом организме. Без большого риска ошибиться можно предположить, что в ближайшие годы начнется новый бурный период в исследовании жидких кристаллов, который можно будет назвать «медико-биологическим».

Все сказанное выше показывает, что книга де Жена является современным и превосходным введением в физику жидких кристаллов. Она, несомненно, будет настольной книгой всех, кто работает в этой области. Кроме того, книга необходима инженерам, занимающимся разработкой приборов на жидких кристаллах: хотя специальные прикладные вопросы в ней не рассматриваются, физика эффектов, лежащих в основе этих применений, рассмотрена строго и ясно. Эта книга, конечно, будет полезной и студентам, специализирующимся по молекулярной физике, кристаллографии и физике твердого тела.

В заключение несколько слов о характере изложения. Теоретики пишут монографии иначе, чем экспериментаторы: по-моему, суше и скучнее. О книге де Жена этого никак не скажешь. На многих страницах чувствуется темперамент автора и его восторженное отношение к жидким кристаллам. И читается она легко, так как во всех случаях автор стремился прежде всего показать читателю физику происходящих явлений, а лишь потом старался иллюстрировать ее привычными ему математическими методами.
Именно поэтому во многих частях книги изложение идет как бы в двух плоскостях, и поэтому она доступна как начинающему, так и искушенному читателю. Почти во всех случаях приведены оценки фигурирующих в вычислениях величин и иногда указаны дажеэкспериментальные способы проверки тех или иных предположений. Этим она особенно ценна для экспериментатора. При чтении теоретических частей книги чувствуется, как мне кажется, влияние знаменитой «Теоретической физики» Ландау и Лифшица. В частности, как и там, де Жен рассматривает некоторые работы, интересные в методическом плане, в качестве задач с решениями в конце соответствующих разделов.