Физика полупроводников. Лекция 1

§10. Типы и структура жидких кристаллов.

Жидкие кристаллы занимают промежуточное положение между кристаллами твердых веществ и изотропной жидкостью. У кристаллов твердых веществ имеется дальний порядок во всех трех направлениях, у изотропной жидкости он вообще отсутствует, а жидкие кристаллы имеют одноосный дальний порядок. Структура свойственная жидким кристаллам образуется из органических материалов, молекулы которых имеют удлиненную форму без разветвлений. В настоящее время известно около 3000 тысяч веществ, из которых получены жидкие кристаллы. По способу укладки молекул жидкие кристаллы делятся на нематики, смектики и холестерики.

1. Нематические жидкие кристаллы.

Они имеют наиболее неупорядоченную структуру и состоят из молекул, которые в среднем ориентированы параллельно друг другу. Т.е. они имеют выделенное направление, которое называется директором. Но центры молекул распределены по объему жидкого кристалла хаотично (смотри рисунок). В центре указан директор. Нема — нить.

2. Смектические жидкие кристаллы.

Они имеют более упорядоченную структуру, чем нематические жидкие кристаллы. Его молекулы расположены также в среднем параллельно друг другу и центры этих молекул лежат на плоскостях, которые находятся друг по отношению другу на равных расстояниях, т.е. имеют слоистую структуру (смотри рисунок). Смегма — мыло. Раствор мыла имеют удлиненную форму длинной 30-40 А0, представляют собой диполи, отрицательный полюс которых тяготеет к воде. Поэтому раствор мыла в воде представляет собой структуру в виде двойных слоев разделенных молекулами воды.

3. Холестерические жидкие кристаллы.

Также имеют слоистую структуру, но длинные оси молекул у них параллельны плоскостям слоев. При этом их направление (директор) монотонно изменяется от слоя к слою, поворачиваясь на некоторый угол, т.е. имеют слоистую структуру (смотри рисунок) h = 200-300 нм. (шаг спирали). Таким образом, они имеют спиралеобразную структуру с периодом h, следовательно, у таких структур наблюдается Бреговское отражение света. Длина волны, которая полностью отражается λ = ħn. Если подвергать холестерические жидкие кристаллы воздействию (нагрев, электрическое поле), то будет меняться длина волны света отраженного от холестерического жидкого кристалла.

По способу приготовления жидкие кристаллы делятся на термотропные и лиотропные. Термотропные жидкие кристаллы получаются путем расплавления твердых органических кристаллов, или же путем охлаждения до определенных температур изотропной жидкости этого же вещества. Лиотропные жидкие кристаллы получают растворением твердых кристаллов органических веществ в определенных растворителях или выпариванием растворителя или выпариванием растворителя до определенной концентрации.

Вы здесь: Главная Физика Физика полупроводников Физика полупроводников. Лекция 1