Тема 6. Жидкие кристаллы
description
Transcript of Тема 6. Жидкие кристаллы
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.
Обладаюти 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
L constr )(
Нематики
(греч. νημα – нить)
constrL )(
домены: ~ 0,01 – 0,1 мм
0L
хаотическое распределение доменов:
Доменная структура нематиков
z
z
L
L
)()( bzz
Смектики (греч. σμηγμα – мыло)
constrL )(
x
x
y
y
constyx ),(
текучесть
упругость
b
L
L
L
L
Холестерики
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
FF
E
Эффект 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
FF
E
L
E
Эффект Фредерикса в электрическом поле
Эффект Фредерикса имеет пороговый характер: переориентация
директора происходит при условии Мкрут.эл ≥ Мкрут.упруг
В.К.Фредерикс и В.Н.Цветков – советские ученые, в 30-е годы впервые исследовали необычные электрические и оптические свойства ЖК.
1 2
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
0L
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
1 2 3
4 5 6
7 8 9
0
поляризатор
анализатор
зеркало
ЖК - индикатор
+
свет
возбуждающий импульс
(поочередно)
инф
ормац
ионн
ые
импу
льсы
(одн
овре
менно
)
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
L
)()( bzz
Смектики (греч. σμηγμα – мыло)
constrL )(
x
x
y
y
constyx ),(
текучесть
упругость
Лазерное «перо»,ультразвуковой «рентген»
1 2
3
L
L
L
L
Холестерики
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/2
h/2
h = h(E)
E
h = h(T)
λотраж = λ(E)
λотраж = λ(Т)
Конец темы