Cristale lichide
description
Transcript of Cristale lichide
Dorina Mihaela DolhaMaster Didactic Științe, an II
Cristalele lichide reprezintă o stare intremediară între solidul cristalin și lichid ,
caracteristică numai anumitor materiale organice.
În acestea , materialul are proprietati specifice , între acelea de lichid și cele ale solidului
cristalin.
Stare solidăStare lichidă
Fază solid cristalină Fază lichid cristalină Fază lichidă
Deşi primele observaţii ale comportamentului de cristal lichid au fost făcute în anii
1850 de către biologii Virchow, Mettenheimer şi Valentin cu ocazia studierii în lumină
polarizată a mielinei din celula nervoasă, descoperirea oficială a cristalelor lichide a
fost atribuită botanistului austriac Reinitzer şi fizicianului german Lehmann (1888).
Trăsătura
caracteristică a
cristalelor lichide este
prezenţa ordinii
orientaţională la
distanţă în aranjarea
moleculelor
constituente şi uneori
poziţională - care
poate fi
unidimensională,bidim
ensională sau
tridimensională.
Ştiaţi ?
Descoperirea de cristale lichide formate în mod spontan din molecule de ADN
scufundate în apă ar putea reprezenta un nou scenariu posibil cu privire la originea
vieții pe planeta noastră.
Descris în revista Science, studiul a fost realizat de cercetătorii de la
Universitatea Colorado împreuna cu cei de la Laboratorul de fluide complexe și
biofizica moleculara din cadrul Universității din Milano. Cele două grupuri de
cercetare au descoperit că segmentele scurte de ADN se asamblează în numeroase
cristale diferite, iar acestea se auto-orientează în mod paralel unul cu celălalt,
așezându-se în coloane ordonate, dacă sunt scufundate într-o solutțe apoasă.
Aceasta descoperire vine
să sporească cunoștințele
pe care le deținem cu
privire la puterea de auto-
organizare a moleculelor si
furnizează noi indicii
importante legate de ceea
ce s-ar fi putut întâmpla pe
Terra primordială.
• cristale lichide termotrope – substanțele care trec în faza de cristal lichid prin
modificarea temperaturii
• dupa ordinea de așezare e a moleculelor ,cristalele lichide termotrope se pot
clasifică in :
• nematice ;
• smectice (ex: mielina) ;
• colesterice-sunt optic active (ex: colesterolul) .
• cristale lichide liotrope - trec în faza de cristal lichid prin modificarea concentrației
lor în soluție (ex: membranele celulare)
• metalotropice - molecule organice ,și anorganice la care tranziția de fază depinde
de temperatură, concentrație dar și de raportul compoziției organic anorganic
Cristale lichide termotropice nematice
Faza nematică (N) Nema – fir; nemato – filiform (lb. greacă) Molecule filiforme Fără ordine poziţională Ordine de orientare aprox. paralelă
director Pot fi aliniate uşor cu un câmp electric
Polarized microphotograph of unaligned nematic liquid crystal.
Cristale lichide termotropice smectice
Faza smectică (Sm) Moleculele păstrează ordinea de
orientare Se aliniază în straturi Ordine poziţională după o direcţie SmA (stânga) SmC (dreapta) Există şi alte faze Sm
Cristale lichide colesterice
Faza colesterică (N*) Tipică pentru esteri ai colesterolului colesteric Structură similară cu o stivă de straturi nematice 2D Directorul din fiecare strat este răsucit faţă de straturile
adiacente Twisted nematic (TN)
Cristale lichide liotropice
Colourful textures of a hexagonal liquid crystalline copper carboxylate
Cristalele lichide liotropice abundă în
sistemele vii: membranele biologice,
celulele din membrane, unele
proteine (proteinele produse de
păianjen care produce pânza de
păianjen).
Săpunul este tot un LC liotropic.
Aplicaţii
• Ordinea cristalelor lichide poate fi manipulată :mecanic, electric sau magnetic. Este
interesant că modificarea ordinii se obţine cu variaţii foarte mici ale forţelor.
• Culoarea cristalelor lichide se schimbă în funcţie de starea de ordine.
• Un câmp electric schimbă orientarea cristalelor şi afectează polaritatea luminii care trece
prin cristal.
- ecrane pentru telefoane, camere foto și video, laptopuri, tv etc.
- termometre
- mini senzori pentru detectarea unor chimicale sau a schimbărilor de tempertură
Aplicații recente: stocare optică, LED – aplicații energetice.
Proprietăţile cristalelor lichide
Polimorfismul Anizotropia şi parametrul de ordonare al
moleculelor Birefringenţa optică Puterea rotatorie la cristale lichide nematice Reflexia selective Efecte de ordonare la cristale lichide nematice
Birefringenţa
Tehnologia DSTN (Dual-Scan Twisted Nematic)
Monitoarele LCD
http://liq-xtal.case.edu/
Lumina albă este impărtita în rosu, verde si
albastru cu ajutorul unor filtre special
concepute în acest sens. În drumul luminii
către ecran, aceasta trece prin cristalele
lichide ale fiecarui panou, fiind modulată in
funcţie de semnalul recepţionat. Cele 3 culori
ulterior se reunesc, cu ajutorului unei prisme,
pentru a putea fi proiectată imaginea finală.
Spre deosebire de DLP, culorile sunt afişate
simultan, fără nevoia unui filtru mobil de
culoare.
Proiectoare 3LCD (3-panel liquid crystal display)
Cristalele lichide – materiale cu o largă utilizare în construcţia
dispozitivelor de afişaj (de ex. LCD) – păstrează atât caracteristicile
specifice unui solid cristalin (ordonarea parţială), cât şi
caracteristicile stării lichide (fluiditatea). Clusterii metalici sunt
agregate moleculare formate din mai mulţi atomi ce sunt uniţi prin
intermediul unor legături metalice şi prezintă proprietăţi
electronice, optice şi magnetice deosebite. Clustomezogenii sunt un
nou tip de materiale multifuncţionale care combină aceste două
categorii, pentru a aduce clusterii metalici în faza de cristal lichid.
Astfel, cele mai importante proprietăţi ale clusterilor metalici sunt
transferate noilor materiale: luminescenţa puternică în domeniul
roşu/infraroşu apropiat (NIR) şi capacitatea de auto-asamblare la
nivel supramolecular.
Cristalele lichide şi clustomezogenii
Știaţi că...PixelOptics, prima firmă producătoare de lentile compozite (alcătuite din doua tipuri diferite de materiale), intenţionează să lanseze o nouă linie de ochelari high-tech care comută între vederea de aproape şi cea la distanţă, cu o apăsare de buton sau chiar printr-o simplă înclinare a capului.În curând, americanii care au nevoie de lentile bifocale sau progresive ar putea primi o noua viziune asupra vieţii. În luna iunie a acestui an, PixelOptix din oraşul Roamoke, Virginia, plănuieşte să introducă o linie de ochelari de vedere electronici, numiţi emPower, care permit purtătorilor să treacă de la dioptriile pentru citit la cele pentru vedere la distanţă. Tehnologia folosită în cazul acestor ochelari este asemănătoare cu cea iPodului. Lentilele sunt dotate cu un strat subţire de cristale lichide amplasat între două pelicule de material plastic. Zappate de un şoc electric, cristalele schimbă alinierea schimbând modul în care se reflectă lumina.
http://www.scientia.ro/stiinta-la-minut/121-cercetatorii-romani-si-realizarile-acestora/2025-cristalele-lichide-si-clustomezogenii.html
http://www.chemistry.wustl.edu/faculty/rgross
http://www.physics.fsu.edu/Users/Dobrosavljevic/Phase%20Transitions/Liquid%20crystal_younghee%20Kim.pdf
http://lefo.wikispaces.com/nanomateriale1
http://www.descopera.ro/dnews/1058724-a-fost-odata-un-cristal-lichid
http://www.descopera.ro/dnews/8195143-ochelarii-electronici-vor-inlocui-lentilele-bifocale-iata-cum-functwww.phys.uaic.ro/download/p0rfl291mfwww.unibuc.ro/studies/Doctorate2008Iulie/.../rezumat.doc
http://www.physics.pub.ro/Referate/BN120/Determinarea_concentratiei_substantelor_optic_active_cu_ajutorul_POLARIMETRULUI.pdf