Исследование динамических структур жидких кристалов акустическими методами.
Актуальность: Большинство школьников работали с жидкими кристаллами (телефоны, телевизоры), но очень многие не знают, как они работают. В то же время, это не просто интересный объект, это доступный интересный объект исследования, который до конца не разработан, и который постоянно совершенствуется. Этот объект исследования раскрывает важные вопросы: химической термодинамики, физики конденсированных сред, и многих современных «умных» устройств, использующие явления самоорганизации.
Новизна: Литературное и практическое ознакомление с вопросами поведения жидких кристаллов при взаимодействии с ультразвуковыми волнами.
Цель: исследование динамических свойств жидких кристаллов акустическими методами
Задачи:
- История проблемы взаимодействия жидких кристаллов с веществами
- анализ методов получения нужных свойств жидких кристаллов
- лаборатория исследования взаимодействий жидкокристаллических систем с упругими и диссипативными волнами
- построение фазовых диаграмм (параметры температуры, концентрации и других факторов (магнитных и электрических полей))
- исследования механических, электрических, магнитных оптических свойств в жидких кристаллах методами упругих диссипативных волн
- Обобщение полученных результатов
Экспериментальный подход: Работа с жидкокристаллическими веществами и смесями. Проведение измерений механических и оптических характеристик в магнитном и электрическом полях.
Методический подход: Объяснение упругих диссипативных вол, ультразвуковых волн, фазовых диаграмм. Объяснение особенностей взаимодействия жидких кристаллов с магнитным и электрическим полем. Объяснение понятия «поляризация света», оптически-активные вещества, и их растворы.
Требующие нестандартные реактивы, ресурсы: в зависимости от выбора объектов исследования в результате литературного поиска, наличие магнита, ультразвукового генератора, оптическая микроскопия в поляризованном свете.
Освоение школьниками теоретического материала:
Магнитное и электрическое поле, волны, молекулярная физика. Построение фазовых диаграмм, диполь-дипольные взаимодействия, химия растворов.
Навыки, полученные школьниками: освоение работы с ультразвуковым источником, приготовление растворов.
Предшествующие материалы по школьной программе: строение молекул, электромагнитное излучение, химическая связь.
Роль учителя: Общее руководство проектом, помощь в постановке и выполнении эксперимента и математической обработки результатов, обеспечение безопасности работы.
Возможная помощь тьюторов: Обеспечение реактивами и лабораторной посудой, консультативная помощь, помощь в сборке лабораторной установки, обеспечение научной литературой, доступ к оптическому и зондовому микроскопу и системам записи изображения.
Техника безопасности: техника безопасности при работе в школьной лаборатории
Примечания: можно пытаться совместить «удачную» жидкокристаллическую систему и магнитную. В жидкий кристалл могут быть введены наночастицы для того, чтобы попытаться управлять упорядочением в жидкокристаллической системе с помощью внешнего магнита.
 |
|
