Термотропные жидкие кристаллы образуются при термическом воздействии на некоторые вещества, например на различные ароматизированные соединения, содержащие одно или несколько бензольных колец с заместителями в пара-положении. Лиотропные жидкие кристаллы образуются при растворении некоторых веществ. К ним относятся, например, водные растворы мыл, полипептидов, липидов в определенном интервале концентраций и температур.
В зависимости от характера молекулярной упорядоченности различают смектические, нематические и холестерические жидкие кристаллы. В первых центры тяжести молекул расположены в равноотстоящих плоскостях и подвижны в двух измерениях (на смектической плоскости); возможно вращение молекул вокруг их длинных осей. Нематические жидкие кристаллы характеризуются фиксированной ориентацией длинных осей молекул при беспорядочном расположении их центров тяжести. Холестерический тип образуется двумя типами соединений: производными оптически активных стероидов (главным образом холестерина) и нестероидными соединениями, принадлежащими к тем же классам соединений, которые образуют нематические жидкие кристаллы, но обладающими хиральностью. В холестерических жидких кристаллах молекулы расположены так же, как в нематических, но с дополнительным закручиванием в направлении, перпендикулярном их длинным осям; в целом реализуется винтообразная структура, описываемая спиралью с определенным шагом. Открыты новые типы жидких кристаллов, молекулы которых имеют дискообразную форму.
Структура жидких кристаллов легко изменяется при нагревании, под воздействием механических напряжений, электрических и магнитных полей и др., что приводит к изменению их оптических, электрических и др. свойств. Таким образом, возможны управления этими свойствами с помощью сравнительно слабых внешних воздействий или регистрация указанных воздействий с помощью жидких кристаллов. Например, если на первоначально прозрачный однородно ориентированный тонкий слой нематического жидкокристаллического вещества наложить электрическое поле, при определенном напряжении поля происходит переориентация молекул, а при дальнейшем увеличении напряжения начинается турбулентное движение вещества. В результате образец начинает интенсивно рассеивать свет. Этот эффект динамического рассеяния света используют в буквенно-цифровых индикаторах и других устройствах отображения информации. Небольшая потребляемая мощность (~0,1 мВт/см2), низкое напряжение питания (несколько В) и другие особенности этих устройств позволяют сочетать жидкокристаллические дисплеи с интегральными схемами, обеспечивая миниатюризацию приборов для записи и хранения информации.
Широко применяется эффект селективного рассеяния света холестерическими жидкими кристаллами. Шаг спиральной структуры этих жидких кристаллов обуславливает избирательное рассеяние (отражение) света в видимом диапазоне длин волн. При изменении температуры изменяется шаг и, следовательно, максимальная длина волны рассеянного света и цвет кристалла. Таким образом, возможно изменить температуру по изменению цвета жидкого кристалла, контактирующего с поверхностью какого-либо тела. Жидкокристаллическая термография используется для неразрушающих методов контроля, а также в медицине для диагностики некоторых сосудистых заболеваний, опухолей и др. Холестерические жидкие кристаллы применяют для создания цветных дисплеев, термометров, ювелирных изделий. Разработаны способы получения термотропных жидкокристаллических полимеров, что открывает перспективы для создания новых типов материалов.
В ряде случаев дальний порядок наблюдается и в жидкой фазе, это так называемое жидкокристаллическое или мезоморфное состояние.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.