Жидкие кристаллы

В конце ХIX века были открыты вещества, свойства внутренней структуры которых в жидком состоянии имели черты, характерные как для жидкости, так и для твердого тела. Такое состояние вещества называют мезоморфным, что означает состояние с промежуточной структурой, а вещества – жидкими кристаллами. Вещество в жидком состоянии обладает текучестью и принимает форму сосуда, в котором находится. Ориентация молекул в жидкости, даже если она имеет место, имеет ближний порядок в диапазоне нескольких молекулярных слоев. В твердом кристалле, наоборот, молекулы строго ориентированы во всем объеме и имеют дальний порядок.

Жидкие кристаллы – это вещества, имеющие при данных температурных условиях характер жидкости и твердого тела. Встречаются они часто. Из 200 вновь синтезированных веществ – одно жидкокристаллическое.

Классификация жидких кристаллов. Различают три типа жидких кристаллов: смектические, нематические, холестерические.

В таких кристаллах вытянутые молекулы в форме сигар или веретен расположены параллельно своим длинным осям и образуют слои одинаковой толщины, близкой к длине молекул. Эти слои лежат один на другом. Молекулярные слои подвижны, легко перемещаются параллельно друг друга. Температура фазового перехода в мезоморфное состояние достаточно велика. Она должна быть такой, чтобы нарушить связь между рядами, но не молекулами. Если нарушена связь между молекулами, то вещество – двухмерная жидкость. По мере понижения температуры упорядочивается связь с молекулами, потом между слоями, потом появляется кристаллическая структура. Пример смектика – мыльный пузырь. Это два слоя кристаллов, разделенные жидкостью (Н₂О).

В нематиках молекулы расположены в виде нитей (рис. 2.3).

Ориентация осей молекул параллельна, однако они не образуют слоев. Длинные оси лежат вдоль нитей.

В холестериках молекулы расположены в слоях, как и в смектиках, однако длинные оси параллельны плоскости слоев, а их расположение в пределах слоя напоминает нематик.