До сих пор в рассказе о смектиках мы подразумевали, что их молекулы обладают зеркальной симметрией, т. е. если их вертеть перед зеркалом, то обязательно найдется такое положение молекулы, при котором она точно совпадет со своим изображением в зеркале. Ну, а если ни одного такого положения не удастся найти? В этом случае, как мы уже знаем, молекула и ее отражение в зеркале являются оптическими антиподами. В холе-стерике правые и левые молекулы образуют соответственно вправо и влево закрученные спирали оптических осей. В некоторых смектиках может происходить нечто похожее, но, правда, не во всех. Так, в смектике А, где длинные оси молекул жестко перпендикулярны смекти-ческим плоскостям, слабенькое влияние выступов и отростков молекулярного контура ничего не сможет сделать с конструкцией этого жидкого кристалла.

Другое дело — смектик С. Поскольку молекулам безразлично, в какую сторону от кристаллической оси г наклониться на угол 8, то проекции длинных молекул на смектическую плоскость не ограничены в своих поворотах вокруг направления г. Зеркально-симметричные молекулы во всех тонких (нематических) слоях смектика С выбирают одно и то же направление для своих проекций на плоскость. Но, если смектик С состоит только из правых или только левых молекул (или одних больше, чем других), то, как и в холестерике, проекции длинных осей на смектические плоскости оказываются закрученными в пространстве. Похожую закрученность приобретают и другие смектики с покосившимся «частоколом» молекул, т. е. смектики F, G, Н. Особый интерес представляют смектики С, содержа-оптические антиподы в разном количестве, молекулы которых обладают постоянными электрическими диполями. Прн этом нужно, чтобы такие диполи были встроены в остовы молекул поперек длинных осей. В сущности, на рисунке изображена знакомая вытянутая буква 5, но теперь ее хвостики немного выступают из основного плоского участка, образуя вместе с ним обрезок спирали, и, кроме того, перпендикулярно к плоскому участку торчит диполь. Теперь представим себе, что в смектике С все молекулы ориентированы именно в таком положении. Точнее, так ориентируются зигзагообразные молекулы в конкретном тонком слое. В соседних тонких слоях они окажутся повернутыми вокруг оси кристалла на маленький угол а, как в холестерине. 

Неизменность положения «зигзагов» в конкретной смектической плоскости объясняется тем, что молекулам такой формы очень трудно поворачиваться вокруг своих длинных осей, если они наклонены. Действительно, такой поворот неизбежно приводит к тому, что хвосты молекул должны оказаться хотя бы временно в соседних тонких слоях. Но мы знаем, что между этими слоями действуют мощные силы отталкивания, которые не позволят «чужим» молекулам проникнуть в конкретный слой. Невозможность поворотов плоских участков «зигзагов» в смектике С приводит к важному следствию: векторы постоянных диполей должны быть ориентированы в смектической плоскости совершенно одинаково у всех молекул.

Таким образом, мы приходим к замечательному выводу: противоположные торцы тонкого слоя в смектнке С должны быть противоположно заряжены, если молекулы имеют постоянные диполи, встроенные перпендикулярно плоским участкам «зигзагов». Между прочим, такое устройство молекул как раз и означает, что они не являются зеркально-симметричными. Отразите молекулу в зеркале, расположенном в ее основной плоскости,— сразу обнаружится, что положительный и отрицательный заряды диполя поменяются местами, а это и есть антипод. Любопытно, что диполи могут вовсе не влиять на существование смектика С, но коль скоро он образовался, стрелки таких диполей, проведенные от отрицательных к положительным зарядам, выстраиваются строго в одном направлении.

Вообще это явление одинаковой ориентации электрических диполей в отсутствие электрического поля получило название «сегнетоэлектричество»: впервые оно было обнаружено в твердых кристаллах так называемой сег-нетовой соли. И до недавнего времени думали, что сегнетоэлектричество бывает только в твердых кристаллах с особым строением решетки. Открытие такого явления в жидком слое поразило ученых и вызвало практический интерес к подобным смектикам. Дело в том,что кристаллом с одинаково ориентированными постоянными диполями легко управлять с помощью поля. В этом случае электрическому полю не надо производить работу по разведению зарядов в разные стороны, поскольку диполи уже существуют. Правда, иногда и молекулы нематика обладают постоянными диполями, но их ориентация в не-матике совершенно хаотична, так что полю приходится поворачивать каждый диполь в отдельности. Все это требует слишком сильных электрических полей, если сегнетоэлектричество отсутствует. Смектик С привлекает как раз тем, что в каждом его тонком слое поле может поворачивать все диполи сразу, не тратя энергии на их образование и упорядочение. Поскольку диполи жестко связаны с остовами молекул, то дружный поворот диполей влечет за собой не менее дружный поворот длинных осей молекул. Таким образом, слабое электрическое поле относительно легко управляет оптическими осями смек-тика С, если этому жидкому кристаллу присуще явление сегнетоэлектричества. В отсутствие поля диполи, будто микроскопические гвоздики, вбитые в «планки» молекул, поворачиваются вместе с такими «планками» вокруг оси кристалла при переходе из одной смектической плоскости в следующую. Следовательно, наряду со спиралью осей молекул в пространстве существует и спираль электрических диполей. Шаги обеих спиралей, разумеется, совпадают. Электрическое поле Е, параллельное смектической плоскости, «разматывает» спираль постоянных диполей, так как в поле на них действует крутящий момент. При этом шаг спирали становится тем больше, чем сильнее поле. Наконец, при определенном пороговом значении поля спираль разматывается полностью.

Перевод закрученного смектика С в раскрученное состояние благодаря взаимодействию постоянных диполей с электрическим полем вызывает существенное изменение оптических свойств жидкого кристалла: исчезают избирательное отражение света, гигантское вращение поляризации света; лучи иначе проходят сквозь смектик и отклоняются им. По сравнению с твердыми кристаллами для этого требуются совсем небольшие затраты мощности. Заманчиво поэтому использовать сегнетоэлектричест-во в жидких кристаллах для эффективного управления лучами лазеров, как это делают специальные твердые кристаллы.