4.3. жидкие кристаллы

Хорошо известно, что кристаллические вещества плавятся при определенной температуре. Например, лед плавится при 00С, и температура остается постоянной до тех пор, пока не расплавится весь кристалл льда. Этим свойством отличаются кристаллические от аморфных веществ. Для аморфных веществ не существует определенной температуры плавления. Так происходит со стеклами и некоторыми полимерами. Аморфное вещество постепенно размягчается, появляются капельки жидкости, но температурной остановки не наблюдается.

            Кроме того, существуют кристаллические вещества, которые при определенной, свойственной им температуре, сначала мутнеют, а затем окончательно плавятся, давая прозрачные жидкости. Мутная жидкость и есть жидкий кристалл. Область существования жидкого кристалла ограничена двумя температурами: плавления и просветления.

кристалл  ⇄   жидкий кристалл ⇄  жидкость

                                       Тпл.                            Тпросветления

Все жидкие кристаллы - органические вещества. Число известных жидких кристаллов превышает десятки тысяч и непрерывно увеличивается. Одно из соединений этого типа приведено ниже:

CH3(CH2)4-          --            -CN

4-пентил-4`-цианодифенил

Совокупность множества таких молекул образует жидкий кристалл при комнатной температуре.

            С обычными жидкостями жидкий кристалл сближает текучесть, а с кристаллическим веществом - некоторые оптические свойства, обусловленные частично упорядоченным расположением молекул (рис. 33).

а)                                         б)                                         в)

Рис. 33. Модели упорядоченных структур в жидких кристаллах. Молекулы представлены в виде эллипсов, и их длинные оси параллельны: а) твердое кристаллическое вещество; б) жидкий кристалл - текучая непрозрачная жидкость, структура упорядочена в одном направлении; в) текучая прозрачная жидкость, упорядоченная структура отсутствует

Комнатные термометры, цифровые экраны в часах и микрокалькуляторах содержат жидкие кристаллы. Структура жидкого кристалла, представленная на рис. 33 б, состоит из полярных, развернутых в одном направлении молекул. Для изменения ориентации молекул достаточно очень слабого электрического поля. Это вызывает изменение оптических свойств жидкого кристалла. Именно так происходит смена показаний на экране микрокалькулятора или на экране кварцевых часов.