Код курса:

Статус:           обязательный

Аудитория:    специальный

Специализация: Физика
        молекулярных процессов

Семестр:            2

Трудоёмкость:   2 з.е.

Лекций:           28 часов

Практ. занятий:  4 часа

Отчётность:        зачёт

Начальные            М-ПК-1,
компетенции:       М-ПК-6
 

Приобретаемые     М-ПК-3,
компетенции:        М-ПК-4

Аннотация курса

Целью данного спецкурса является знакомство студентов, с особенностями структуры и физических свойств термотропных и лиотропных систем. Изложена система классификации жидких кристаллов различных типов. Рассматриваются основы теории фазовых переходов, молекулярно-статистической теории и элементы теории упругости (в основном, на примере нематических жидких кристаллов). Описываются изменения физических свойств жидких кристаллов (жк) под воздействием различных внешних полей. Приводятся экспериментальные данные, полученные автором с сотрудниками, при исследовании различных типов теплового молекулярного движения в термотропных жидких кристаллах и в лиотропных системах, таких, как растворы биополимеров.

Рассмотрено воздействие ионов тяжелых металлов на белки и ферменты в растворах, приводящее к возникновению дипольных наноструктур, которые могут рассматриваться как   начало образования жк фазы.

   Для студентов и аспирантов, специализирующихся в области молекулярной физики, медицинской физики и физической экологии.

Приобретаемые знания и умения

В результате освоения дисциплины обучающийся должен иметь представление об особенностях жк фаз и о теоретических подходах к описанию физических свойств этих структур

Образовательные технологии

Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования.

Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП

Курс можно рассматривать как продолжение и приложение вопросов, излагаемых в курсах по «Физике жидкостей».

Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего

Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовые и дипломные работы, задачи специального практикума.

Основные учебные пособия, обеспечивающие курс

П. де Жен Физика жидких кристаллов «Наука» 1977

Л.М.Блинов,   Электро и магнитооптика жидких кристаллов, М.»Наука1978

А.С. Сонин   Введение в физику жидких кристаллов М.»Наука 1983

С.Чандрасекхар   Жидкие кристаллы Из-во «Мир»1980.М.

Дополнительная:

Капустин А.П. Электрооптические и акустические свойства жидких кристаллов ; Экспериментальные исследования жидких кристаллов , М. Наука, 1973,1977.

Браун Г., Улкен Д. Жидкие кристаллы и биологические структуры; М. Мир,1982.

Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс

Г.П.Петрова Анизотропные жидкости. Биологические структуры. Учебное пособие.

МГУ им. М.В.Ломоносова физический факультет. Москва, 2005

Основные научные статьи, обеспечивающие курс

Петрова Г.П., Петрусевич Ю.М., Гурова М.А., Сергеева И.А., Тихонова Т.Н., Федорова К.В., Чжан Сяолей. «Физический механизм токсического воздействия тяжелых металлов на белки и ферменты». // Мед. физика, 2010, № 2 (46), с. 101–104.

Т.А. Яхно и др. «О существовании регулярных структур в жидкой сыворотке крови», ЖТФ,2003, вып.4, с.23

С.А.Скопинов, И.П.Антропова «Динамика формирования ж.к текстур в образцах своротки крови»,Изв.Ак.наук 1995, т.59, вып.3.

Программное обеспечение и ресурсы в интернете

http://molphys.phys.msu.ru

Контроль успеваемости

Промежуточная аттестация проводится на 8 неделе в форме коллоквиума с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса.

Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях, уровень подготовки к семинарам.

Фонды оценочных средств

Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; задания для практических (лабораторных) занятий; вопросы и задачи для контрольных работ и коллоквиумов; вопросов к зачётам и экзаменам; темы докладов и рефератов.

Раздел

Неделя

Ближний и дальний порядок в конденсированной среде, ориентационное упорядочение.                                                                                

История открытия жидких кристаллов и этапы развития

1

Система классификации жидких кристаллов и основные типы молекулярного упорядочения термотропных жидких кристаллов. Параметр порядка нематической фазы и функция ориентационного распределения молекул. Тензорный параметр порядка нематической фазы                                      

Холестерическе жидкие кристаллы Оптические свойства холестерических жидких кристаллов Смектические жидкокристаллические фазы Смектические фазы со структурными слоями Дисковые фазы

2-3

Отличительные особенности фазовых переходов в жидких кристаллах Теория фазовых переходов Ландау-де Жена (для нематической фазы).Особенности рэлеевского рассеяния света в жидких кристаллах. Циботаксические группы

4-5

Молекулярно-статистическая теория нематической фазы                                    

Различные типы межмолекулярного взаимодействия в жидких кристаллах          

Теория Майера–Заупе . Моделирование жк фазы с помощью машинных экспериментов

6

Элементы теории упругости жидких кристаллов Изгибовае деформации жидкокристаллических слоев. Модули Франка

7

Некоторые физические свойства термотропных жидких кристаллов

Анизотропия электрических и магнитных свойств ЖК. Влияние внешних полей. Переходы Фредерикса

8

Молекулярная подвижность в жидких кристаллах .Ультраакустические свойства жидких кристаллов                                  

Дисперсия скорости звука в жидких кристаллах . Распространение ударно-акустического возмущения в жидких

9

Лиотропные жидкие кристаллы. Биологические структуры

Лиотропные фазы. Лиомезоморфизм.

История открытия лиотропных ЖК

10

Амфифильные системы. Последовательность фаз при изменении концентрации амфифильных веществ Структурные элементы лиомезофаз.

Параметры порядка для мицеллярной лиотропной фазы

Роль растворителя в образовании мезофаз Некоторые физические свойства лиотропных жидких кристаллов

11-12

Биологические структуры. Мембраны. Форменные элементы крови. Белки.

Строение клеточной мембраны Состав крови. Состав и строение белковых молекул

13-14

Образование ЖК фазы в растворах белков, содержащих ионы тяжелых металлов.

Роль металлов в живых организмах.

Возникновение наноструктур при взаимодействии белковых макромолекул с тяжелыми ионами.

15