Жидкие кристаллы. Жидкими кристаллами называют вещества, которые обладают свойствами и жидкостей, и кристаллов.
Жидкими кристаллами называют вещества, которые обладают свойствами и жидкостей, и кристаллов.
По своим механическим свойствам эти вещества похожи на жидкости — они текут. По оптическим свойствам жидкие кристаллы ведут себя как анизотропные тела — кристаллы: вращают плоскость поляризации, обнаруживают двойное лучепреломление и т. п. Чаще всего жидкокристаллические свойства вещество проявляет в определенном температурном интервале, выше которого оно находится в аморфно-жидком состоянии, ниже — в твердо-кристаллическом.
Двойственность физических свойств обусловлена внутренним строением жидких кристаллов. Взаимное расположение молекул в них является промежуточным между аморфным состоянием, в котором полностью отсутствует дальний порядок, и твердым кристаллическим, в котором существует как дальний порядок в расположении центров молекул, так и упорядоченность в ориентации молекул. Жидкокристаллическое состояние наблюдается у веществ, молекулы которых имеют вытянутую форму в виде палочки или удлиненной пластинки. Такая форма молекул приводит к возможности упорядочения их ориентации.
По характеру молекулярной упорядоченности различают нематические и смектические жидкие кристаллы. В нематических жидких кристаллах молекулы ориентированы параллельно (рис. 8.10, а), но их центры расположены беспорядочно. Смектические кристаллы состоят из параллельных слоев, в которых расположение молекул упорядочено (рис. 8.10, б). Особый класс составляют кристаллы холестперического типа. Молекулы в таких кристаллах, как и в смектических, собраны в слои. Однако внутри каждого слоя параллельное расположение осей молекул напоминает нематическое состояние (рис. 8.10, в). Между слоями также имеется упорядочение: при переходе к соседним слоям изменяется на небольшой угол общая ориентация данного слоя по отношению к общей ориентации предыдущего слоя (наблюдается винтовая закрученность молекулярной структуры).
Молекулярная структура холестерических жидких кристаллов очень чувствительна к любому малейшему внешнему воздействию. Малое возмущение может нарушить слабые межмолекулярные силы, что приводит к заметным изменениям оптических свойств. Так, температура оказывает большое влияние на цвет кристалла, в зависимости от температуры он может быть любого цвета — от фиолетового до красного. Такие свойства жидких кристаллов используют для измерения изменений температуры различных участков тел.
В медицине это позволяет фиксировать расположение вен, артерий и других образований, имеющих иную теплоотдачу, чем окружающие среды. Жидкокристаллические вещества также применяются в различных температурно-чувствительных сигнальных устройствах.
Молекулярная структура жидких кристаллов, а следовательно, и их оптические свойства изменяются в присутствии ничтожных количеств паров некоторых химических веществ.
Это позволяет использовать жидкие кристаллы для обнаружения малых количеств (следов) этих веществ.
На изменении оптических свойств жидких кристаллов под воздействием электрического поля основано применение их в приборах и часах в качестве цифровых индикаторов.
Исследование жидких кристаллов в живых организмах — огромная, малоизученная, но чрезвычайно перспективная область.
Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 2022;