Тема 6. Жидкие кристаллы §6.1. Общие свойства

Жидкие кристаллы – вещества в состоянии, промежуточном между твердым кристаллическим и изотропным жидким. (Мезофазы, анизотропные жидкости) Историческая справка: ЖК открыты в 1888 г. австрийским ботаником Ф. Рейнитцером, а затем описаны немецким кристаллографом Ф. Леманом. Обладают и свойствами жидкости: текучесть, и свойствами кристалла: анизотропия, двойное лучепреломление,..

Способы образования ЖК 1. Термотропные ЖК: промежуточная фаза (мезофаза) между кристаллическим и жидким состоянием при плавлении кристалла. 2. Лиотропные ЖК: растворы твердых органических соединений в растворителях (например, в воде). Пример лиотропных ЖК – мыльные растворы.

L директор |L| = 1 L и - L – эквивалентны Стержнеобразные молекулы Дискообразные молекулы

Тема 6. Жидкие кристаллы §6.2. Структура и классификация фаз. Нематики. Смектики. Холестерики

LНематики (греч. νημα – нить)

домены: ~ 0,01 – 0,1 мм хаотическое распределение доменов: Доменная структура нематиков

z z L LСмектики (греч. σμηγμα – мыло) x x y y текучесть упругость b

L L L LХолестерики Шаг спирали: h = 2πτ /φ τ – толщина слоя (~ поперечный размер молекул) φ – дискретный угол поворота директора (молекул соседних слоев) h/2 τ L

Тема 6. Жидкие кристаллы §6.3. Управление директором. Эффект Фредерикса

F F EЭффект Фредерикса в электрическом поле В.К.Фредерикс и В.Н.Цветков – советские ученые, в 30-е годы впервые исследовали необычные электрические и оптические свойства ЖК.

L F F E L E Эффект Фредерикса в электрическом поле Эффект Фредерикса имеет пороговый характер: переориентация директора происходит при условии М крут.эл М крут.упруг В.К.Фредерикс и В.Н.Цветков – советские ученые, в 30-е годы впервые исследовали необычные электрические и оптические свойства ЖК. 12 E

Влияние магнитного поля на молекулы жидкого кристалла Включение магнитного поля S N

Влияние магнитного поля на молекулы жидкого кристалла Магнитное поле включено S N Магнитное поле отсутствует

Тема 6. Жидкие кристаллы §6.4. Организация тотальной ориентации нематика. Твист-ориентация

домены: ~ 0,01 – 0,1 мм хаотическое распределение доменов: Доменная структура нематиков

10 – 100 мкм 10 – 100 нм Организация тотальной ориентации

Организация твист-структуры

Тема 6. Жидкие кристаллы §6.5. Индикаторы и дисплеи на жидких кристаллах

твист-ориенти- рованный ЖК поляризатор анализатор зеркало ЖК - индикатор + свет

возбуждающий импульс (поочередно) и н ф о р м а ц и о н н ы е и м п у л ь с ы ( о д н о в р е м е н н о ) Для черно-белых экранов – эффект Фредерикса (с поляризаторами) Для цветных экранов – эффект «гость-хозяин» (поляризаторы не нужны) Эффект «гость-хозяин» ЖК-матрица («хозяин») молекулы красителя («гость») Е дихроизм красителя (двухцветность) ЖК - дисплеи

Тема 6. Жидкие кристаллы §6.6. Применение смектиков и холестериков

z z L LСмектики (греч. σμηγμα – мыло) x x y y текучесть упругость

Лазерное «перо», ультразвуковой «рентген» 12 3

L L L LХолестерики Шаг спирали: h = 2πτ /φ τ – толщина слоя (~ поперечный размер молекул) φ – дискретный угол поворота директора (молекул соседних слоев) h/2 τ L

Шаг спирали: h = 2πτ /φ τ – толщина слоя,φ –угол поворота директора h/2 h = h(E) E h = h(T) λ отраж = λ(E) λ отраж = λ(Т)

Конец темы