Рідкі кристали

Зміст.
Введення
1. Історія відкриття рідких кристалів
2. Молекулярне будова і структура рідких кристалів.
2.1. Термотропние рідкі кристали
2.2. Ліотропние рідкі кристали
3. Анізотропія фізичних властивостей - основна особливість рідких кристалів.
4. Як керувати рідкими кристалами
5. Як керувати холестеричних спіраллю
Висновок

      Введення

        Незвичайне поєднання слів "рідкі кристали", ймовірно, багатьом вже знайоме, хоча далеко не всі собі уявляють, що ж стоїть за цим дивним і, здавалося б суперечливим поняттям. Ці дивні речовини вдало поєднують в собі анізотропні властивості кристалів і текучі властивості рідин.
        У той же час, мабуть, кожен другий (ну, може бути третій!) Людина носить при собі рідкокристалічні (РК) індикатори і по кілька десятків разів на день поглядає на свої електронні годинники. РК-циферблат яких акуратно відраховує години, хвилини, секунди, а іноді й частки секунд. Саме РК-індикатори є основою сучасних калькуляторів, портативних комп'ютерів "Notebooks", мініатюрних плоских екранів телевізорів, словників-перекладачів, пейджерів і багатьох інших сучасних електронних технічних та побутових приладів і пристроїв.
        Світове виробництво РК-індикаторів і дисплеїв обчислюється мільярдами і, за прогнозами буде збільшуватися й надалі. Вже зараз без перебільшення можна сказати, що прогрес і розвиток низки галузей науки і техніки немислимі без розвитку досліджень в області рідких кристалів. Не менший інтерес являють собою рідкі кристали з точки зору біології та процесів життєдіяльності. Функціонування клітинних мембран і ДНК, передача нервових імпульсів, робота м'язів, формування аттеросклеротіческіх бляшок - ось далеко неповний перелік процесів, що протікають в ЖК-фазі, з притаманними цій фазі особливостями - схильністю до самоорганізації та збереженні високої молекулярної рухливості.

      1. Історія відкриття рідких кристалів.

        З часу відкриття рідких кристалів пройшло більше 100 років. Вперше їх виявив австрійський ботанік Фрідріх Рейнітцер, спостерігаючи дві точки плавлення складного ефіру холестерину - холестерілбензоата (рис.1).


        Рис.1
        Перше РК-з'єднання - холестерілбензоат і діаграма, що ілюструє температурну область існування РК-фази.

        При температурі плавлення (Tпл), 1450C, кристалічна речовина перетворювалося на каламутну, сильно розсіюють світло рідина, що при 1790C ставала прозорою. На відміну від точки плавлення температуру, при якій відбувалося просвітлення зразка, Рейнітцер назвав точкою просвітління (Tпр). Вражений цим надзвичайним явище, що свідчить як ніби про подвійне плавленні, Рейнітцер відправив свої препарати німецькому кристалограф Отто Леману з проханням допомогти розібратися в дивну поведінку холестерілбенозоата. Досліджуючи їх за допомогою поляризаційного мікроскопа, Леман встановив, що мутна фаза, яка спостерігається Рейнітцером, є анізатропной. Оскільки властивості анізотропії притаманне твердого кристалу, а речовина у мутній фазі було рідким, Леман назвав його рідким кристалом.
        З тих пір речовини, здатні в певному температурному інтервалі вище точки плавлення поєднувати одночасно властивості рідин (плинність, здатність до утворення крапель) і властивості кристалічних тіл (анізотропії), стали називатися рідкими кристалами або рідкокристалічними. РК-речовини часто називають мезоморфних, а утворену ними РК-фазу - мезофазой (від грец. "Мезос" - проміжний). Такий стан є термодинамічно стабільним фазовим станом і по праву на ряду з твердим, рідким і газоподібним може розглядатися як четвертий стан речовини.
        Однак розуміння природи РК-стану речовин встановлення і дослідження їх структурної організації приходить значно пізніше. Серйозне недовіру до самого факту існування таких незвичайних сполук у 20 - 30-х роках змінилося їх активним дослідженням. Роботи Д. Форлендера в Німеччині багато в чому сприяли синтезу нових РК-з'єднань. Досить сказати, що під його керівництвом було виконано 85 дисертацій з рідким кристалам. Французький вчений Ж. Фрідель запропонував першу класифікацію рідких кристалів, голландець С. Озеен і чех Х. Цохер створили теорію пружності, російські вчені В.К. Фредерікс і В.Н. Цвєтков в СРСР у 30-х роках вперше досліджували поведінку рідких кристалів в електричних і магнітних полях. Однак те 60-х років вивчення рідких кристалів не представляло суттєвого практичного інтересу, і всі наукові дослідження мали досить обмежений, чисто академічний інтерес.
        Ситуація різко змінилася в середині 60-х років, коли у зв'язку з бурхливим розвитком мікроелектроніки та мікромініатюризації приладів потрібні речовини, здатні відображати і передавати інформацію, споживаючи при цьому мінімум енергії. І ось тут на допомогу прийшли рідкі кристали, двоїстий характер яких (анізотропія властивостей і висока молекулярна рухливість) дозволили створити керовані зовнішнім електричним полем швидкодіючі і економічні РК-індикатори, які є по суті основним елементом багатомільйонної "армії" годин, калькуляторів, плоских екранів телевізорів і т. д.
        Жідкокрістлліческій бум, у свою чергу, стимулював активну наукову діяльність, скликалися міжнародні симпозіуми та конференції з рідким кристалам, організовувалися школи для молодих учених, випускалися збірники та монографії.
        Що ж являють собою ці незвичайні кристали і які особливі властивості, які зробили їх сьогодні практично незамінними?

      2. Молекулярне будова і структура рідких кристалів.

        Зараз відомо вже близько сотні тисяч органічних речовин, які можуть знаходитися в РК-стані, і число таких сполук безперервно зростає. Якщо перші десятиліття після відкриття рідких кристалів основними представниками цих з'єднань були тільки речовини, що складаються з асиметричних молекул стержнеобразной форми, - так звані каламітікі (від грец. "Каламіс" - тростина), то в наслідку було виявлено, що в ЖК-стан можуть переходити найрізноманітніші речовини, які мають молекули більш складної форми (диски, пластини та ін.) Молекули РК-з'єднань дуже часто називають мезогенних, а угруповання або фрагменти мальок, що сприяють формуванню РК-фази, - мезогенних групами. У таблиці 1 наведені приклади стержнеобразних мезогенних - каломітіков, а також хімічні формули дископодібні (діскотікі) і планкообразних мезогенних (санідікі) (від грец. "Санідіс" - планка).
        Як видно з таблиці 1, серед мезогенних груп найчастіше зустрічаються бензольні кільця, пов'язані безпосередньо один з одним за допомогою різних хімічних угруповань (-CH = CH-,-CH = N-,-NH-CO та ін.) Характерною особливістю всіх РК-з'єднань є асиметрична форма мальок, що забезпечує анізотропію поляризованого і тенденцію до розташування молекул переважно паралельно один одному вздовж їх довгих (каламітікі і санідікі) та коротких (діскотікі) осей.

        Таблиця 1.
        Типові приклади хімічних сполук, що утворюють РК-фазу.

      2.1.Термотропние рідкі кристали

        Залежно від характеру розташування молекул відповідно до класифікації, запропонованої ще Фрідель, розрізняють три основні типи структур РК-з'єднань: смектіческій, нематичних і холестеричних. Зазначені типи структур стосуються до так званих термотропним рідким кристалам, утворення яких здійснюється тільки при термічному впливі на речовину (нагрівання або охолодження). На рис. 2 показані схеми розташування стержні-і дископодібні молекул в трьох перерахованих структурних модифікаціях рідких кристалів.

        Рис. 2. Основні типи розташування стержні-подібних (а-в) і дископодібні (г) молекул в рідких кристалах: а - смектіческая фаза, б - нематичних, в - холестеричних, г - діскотіческая (n-директор).

        Смектіческій тип рідких кристалів (смектікі - від грец. Слова "смегма" - мило) найближче до істинно кристалічним тіл. Молекули розташовуються в шарах, і їх центри тяжкості рухливі у двох вимірах (на смектіческой площині). При цьому довгі осі молекул в кожному шарі можуть розташовуватися як перпендикулярно площині шару (ортогональні смектікі), так і під деяким кутом (похилі смектікі). Напрямок переважної орієнтації осей молекул прийнято називати директором, який зазвичай позначається вектором n (рис. 2, а).
        Нематичних тип рідких кристалів (нематікі від грец. "Нема" - нитка) характеризується наявністю тільки одновимірного орієнтаційного порядку довгих (каламітікі) або коротких (діскотікі) осей молекул (рис. 2 б і г відповідно). При цьому центри тяжкості молекул розташовані в просторі хаотично, що свідчить про відсутність трансляційного порядку.
        Найбільш складний тип впорядкування молекул рідких кристалів холестеричних (холестерікі), утворений хіральних (оптично активними) молекулами, що містять Асиметричний атом вуглецю. Це означає, що такі молекули є дзеркально-несиметричними на відміну від дзеркально-симетричних молекул нематіков. Вперше холестеричних мезофаза спостерігалася для похідних холестерину, звідки й походить її назва. Холестерікі багато в чому подібні до нематікам, в яких реалізується одновимірний орієнтаційний порядок; вони утворюються також при додаванні невеликих кількостей хіральних сполук (1-2 мол.%) До нематікам. Як видно з рис. 2, в, в цьому випадку додатково реалізується галактика закрученою молекул, і дуже часто холестерік називають закрученим нематіком.
        Періодична галактика структура холестеріков визначає їх унікальну особливість - здатність селективно відображати падаюче світло, "працюючи" в цьому випадку як дифракційна сітка. При фіксованому куті відображення умови інтерференції виконуються тільки для променів одного кольору, і шар (або плівка) холестеріка здається пофарбованим в один колір. Цей колір визначається кроком спіралі Р, який при нормальному куті падіння світла простим чином пов'язаний з максимумом довжини хвилі відбитого світла? Max:
      P =? Max/n, (1)
        де n - показник заломлення холестеріка. Цей ефект виборчого відображення плівкою холестеріка світла з певною довжиною хвилі одержав назву селективного відбиття. Залежно від величини кроку спіралі, який визначається хімічної природою холестеріка, максимум довжини хвилі відбитого світла може розташовуватися у видимій, а також в ІЧ-і УФ-областях спектра, визначаючи широкі галузі використання оптичних властивостей холестеріков.
        Будь-який з трьох типів мезофаз розглядається звичайно як безперервна анізотропна середу, де в невеликих за розмірами мікрообьемах (їх часто називають роями або доменами), що складаються, як правило, з 104-105 молекул, молекули орієнтовані паралельно один одному.
        Тепер розглянемо макроскопічну структуру рідких кристалів, яку найчастіше називають текстурою, розуміючи під цим сукупність структурних деталей зразка рідкого кристала, помешения між двома стеклами і досліджуваного за допомогою оптичного поляризаційного мікроскопа. Кожен тип рідкого кристала мимовільно утворює свої характерні текстури, за якими їх часто вдається ідентифікувати. Як правило, текстури рідких кристалів настільки "Фотогенічність", що їх красиві мікрофотографії часто завадять на обкладинках наукових журналів і науково-популярних видань.



        Рис. 3 Типові текстури нематичних (а), смектіческіх (б) і холестеричних (в) рідких кристалів: а - шлірен, б - віялова, в - конфокальная текстури.

        Нематичних рідкі кристали характеризуються так званої шлірен-текстурою (мал. 3, а), що є системою нитковидних тонких ліній і крапок з ниткоподібним чорними "хвостами". Ці лінії називають дісклінаціямі (від грец. "Клині" - нахил). Вони являють собою місця різкої зміни напрямку орієнтації довгих осей молекул. Характерною текстурою смектіков є віялова текстура, яка багато в чому нагадує кристали звичайних твердих тіл (рис. 3, б), що підкреслює найбільшу аналогію у структурній організації двовимірної-впорядкованих смектіков і трехмерно-впорядкованих кристалів. Неорієнтовані холестерікі утворюють конфокальную текстуру, яка складається з окремих і пов'язаних між собою складних утворень, які називаються конфокальнимі доменами (рис. 3, в).
        Важливо відзначити, що всі розглянуті текстури надзвичайно лабільні і легко піддаються структурним перебудовам під дією невеликих зовнішніх впливів (механічні напруги, електричні поля, температура та ін.)

      2.2. Ліотропние рідкі кристали

        На відміну від термотропних рідких кристалів ліотропние рідкі кристали утворюються при розчиненні ряду амфіфільних сполук у певних розчинниках і мають, як правило, більш складну структуру, ніж термотропние рідкі кристали. Амфіфільних з'єднання складаються з молекул, що містять гідрофільні і гідрофобні групи. Такі з'єднання широко поширені в природі. Так, наприклад, будь-яка жирна кислота є амфіфільних. Її молекули складаються з двох частин: полярної "головки" (СООН-група) і вуглеводневої "хвоста" [СН3 (СН2) n-]. Подібні з'єднання при розчиненні у воді, як правило, утворюють міцелярно розчини, в яких полярні головки стирчать назовні, перебуваючи в контакті з водою, а вуглеводневі хвости, контактуючи один з одним, дивляться всередину. Такі міцели (рис. 4, а) і є тими структурними елементами, з яких будуються ліотропние рідкі кристали, формуючи, наприклад, циліндричну або ламеллярную форми (рис. 4, б, в).

         Рис. 4. Деякі типи ліотропних рідкокристалічних структур, утворені амфіфільних молекулами у водних розчинах: а - циліндрична міцели, б - гексагональна упаковка циліндричних міцел, в - ламеллярний смектіческій рідкий кристал; г - будова мембрани, що складається з фосфоліпідного подвійного шару (1) та молекул білків (2 ).

        На відміну від термотропних рідких кристалів, де формування певного типу мезофази визначається лише температурою, у ліотропних системах тип структурної організації визначається вже двома параметрами: концентрацією речовини і температурою. Ліотропние рідкі кристали найбільш часто утворюються біологічними системами, що функціонують в водних середовищах. Саме в цих системах в найбільш яскравій формі проявляються унікальні особливості рідких кристалів, що поєднують лабільність з високою схильністю до самоорганізації. Обмежимося лише одним прикладом, що належать до клітин і внутрішньоклітинних органел, покритим тонкими високоупорядоченнимі оболонками - мембранами. Сучасні структурні дослідження показують, що мембрани являють собою типові ліотропние ламеллярние лабільні РК-структури, складені з подвійного шару фосфоліпідів, в якому "розчинені" білки, полісахаріли, холестерин та інші життєво важливі компоненти (рис. 4, г). Таке анізотропні будова мембрани, з одного боку, дозволяє захищати її внутрішню частину від небажаних зовнішніх впливів, а з іншого боку, її "рідинної" характер забезпечує високі транспортні властивості (проникність, перенесення іонів та ін), що надає клітині визначальну роль у процесах життєдіяльності.

      3. Анізотропія фізичних властивостей - основна особливість рідких кристалів.

        Оскільки основним структурним ознакою рідких кристалів є наявність орієнтаційної порядку, обумовленого анізотропної формою молекул, то природно, що всі їхні властивості так чи інакше визначаються ступенем орієнтації-оніого упорядкування. Кількісно ступінь впорядкованості рідкого кристала визначається параметром порядку S, введеним В.І. Квітковим в 40-х роках:
      S = 0,5? (3cos2? - 1)? (2)
        де? - Кут між віссю індивідуального молекули рідкого кристалу і переважним напрямком всього ансамблю, що визначаються директором n (мал. 2) (кутові дужки означають усереднення по всіх орієнтацій молекул). Легко зрозуміти, що в повністю разупорядоченной изотропно-рідкій фазі S = 0, а в повністю твердому кристалі S = 1. Параметр порядку рідкого кристала лежить в межах від 0 до 1. Саме існування орієнтаційного порядку обумовлює анізотропію всіх фізичних властивостей рідких кристалів. Так, анізотропна форма молекул каламітіков визначає появу подвійного променезаломлення (? N) і діелектричної анізотропії (??), величини яких можуть бути виражені таким чином:
      ? n?? = N?? - N? і???? =??? -?? (3)
        де n??, n? і???,?? - Показники заломлення та діелектричні постійні відповідно, виміряні при паралельній та перпендикулярної орієнтації довгих осей молекул щодо директора. Значення? N для РК-з'єднань зазвичай дуже великі і змінюються в широких межах в залежності від їх хімічної будови, іноді досягаючи величини порядку 0,3-0,4. Величина і знак?? залежать від співвідношення між анізотропією поляризованого молекули, величиною постійного дипольного моменту?, а також від кута між напрямом дипольного моменту і довгою молекулярної віссю. Приклади двох РК-з'єднань, що характеризуються позитивною і негативною величиною??, Наведено нижче:

        Нагрівання рідкого кристала, знижуючи його орієнтаційний порядок, супроводжується монотонним зниженням значень? N і??, Так що в точці зникнення РК-фази при Тпр анізотропія властивостей повністю зникає.
        У той же час саме анізотропія всіх фізичних характеристик рідкого кристала в поєднанні з низькою в'язкістю цих сполук і дозволяє з легкістю та високою ефективністю здійснювати орієнтацію (і переорієнтацію) їх молекул під дією невеликих "збурюючих" факторів (електричні та магнітні поля, механічне напруження), істотно змінюючи їх структуру і властивості. Саме тому рідкі кристали виявилися незамінними електрооптичних-активними середовищами, на основі яких і було створено нове покоління так званих РК-індикаторів.

      4. Як керувати рідкими кристалами

        Основою будь-якого РК-індикатора є так звана електрооптичних осередок, пристрій якій зображено на рис. 5. Дві плоскі скляні пластинки з нанесеним на них прозорим проводять шаром з оксиду олова або окису индия, що виконують роль електродів, поділяються тонкими прокладками з непроводяшего матеріалу (поліетилен, тефлон). Утворився зазор між пластинками, який коливається від 5 до 50 мкм (в залежності від призначення комірки), заповнюється рідким кристалом, і вся "Сандвічеві" конструкція по периметру "запаюється" герметик або іншим ізолюючим матеріалом (рис. 5). Отримана таким чином осередок може бути помешена між двома дуже тонкими плівковими поляризаторами, площини поляризації яких утворюють певний кут з метою спостереження ефектів орієнтації молекул під дією електричного поля. Додаток до тонкого ЖК-шару навіть невеликого електричної напруги (1,5-3 В) внаслідок відносно низької в'язкості і внутрішнього тертя анізотропного рідини призводить до зміни орієнтації рідкого кристала. При цьому важливо підкреслити, що електричне поле впливає не на окремі молекули, а на орієнтовані групи молекул (рої або домени), що складаються з десятків тисяч молекул, внаслідок чого енергія електростатичного взаємодії значно перевищує енергію теплового руху молекул. У результаті рідкий кристал прагне повернутися таким чином, щоб напрямок максимальної діелектричної постійної співпало з напрямком електричного поля. А внаслідок великої величини двулучепреломленія? N процес орієнтації веде до різкої зміни структури та оптичних властивостей рідкого кристала.
        Вперше вплив електричних і магнітних полів на рідкі кристали було досліджено російським фізиком В.К. Фредерікса, і процеси їх орієнтації отримали назву електрооптичних переходів (або ефектів) Фредерікса. Один з трьох, що найчастіше зустрічаються варіантів орієнтації молекул показано на рис. 5. а. Це планарна орієнтація, яка характерна для нематіков з негативною діелектричної анізотропією (?? <0), коли довгі осі молекул паралельні скляним поверхням осередки.>

        Рис. 5. Електрооптичних осередок типу "сандвіч" з планарної орієнтацією молекул (а) і схеми розташування молекул рідких кристалів у клітинці: б - гомеотропная і в - твіст-орієнтація. 1 - шар рідкого кристала. 2 - скляні пластинки, 3 - струмопровідний шар, 4 - діелектрична прокладка, 5 - поляризатор, 6 - джерело електричної напруги.

        Гомеотропная орієнтація реалізується для рідких кристалів з позитивною діелектричної анізотропією (??> 0) (рис. 5, б). У цьому випадку довгі осі молекул з подовжнім дипольним моментом розташовуються уздовж напрямку поля перпендикулярно поверхні комірки. І нарешті, можлива твіст-або закручена орієнтація молекул (рис. 5, в). Така орієнтація досягається спеціальною обробкою скляних пластинок, при якій довгі осі молекул повертаються в напрямку від нижнього до верхнього склу електрооптичний осередки. Звичайно це досягається натиранням скла у різних напрямках або використанням спеціальних речовин-орієнтанти, які задають напрямок орієнтації молекул.
        В основі дії будь-якого РК-індикатора лежать структурні перебудови між зазначеними типами орієнтації молекул, які індукуються при додатку слабкого електричного поля. Розглянемо, наприклад, як працює РК-циферблат електронного годинника. Основу циферблата складає вже знайома нам електрооптичних осередок, правда трохи доповнена (рис. 6, а, б). Крім скла з напиленням електродами, двох поляризаторів, площини поляризації яких протилежні, але збігаються з напрямком довгих осей молекул у електродів, додається ще располагаюшееся під нижнім поляризатором дзеркало (на малюнку не показано). Нижній електрод зазвичай роблять суцільним, а верхній - фігурним, що складається з семи невеликих сегментів-електродів, за допомогою яких можна зобразити будь-яку цифру або букву (рис. 6, в). Кожен такий сегмент "харчується" електрикою і включається згідно з заданою програмою від мініатюрного генератора. Початкова орієнтація нематіка закручена, тобто ми маємо так звану твіст-орієнтацію молекул (див. рис. 5, у і 6, а). Світло падає на верхній поляризатор і стає плоскополярізованним відповідно до його поляризацією.

        Рис. 6 Схема роботи РК-індикатора на твіст-ефекту: а - до включення електричного поля, б - після включення поля, в - семисегментний буквено-цифрового електрод, керований електричним полем.

        За відсутності електричного поля (тобто у вимкненому стані) світло, "дотримуючись" твіст-орієнтації нематіка, змінює свій напрямок у відповідності з оптичною віссю нематіка і на виході буде мати той же напрямок поляризації, що і нижній поляризатор (див. рис. 6 , а). Іншими словами, світло відіб'ється від дзеркала, і ми побачимо світлий фон. При включенні електричного поля для нематичних рідкого кристала з позитивною діелектричної анізотропією (??> 0) відбудеться перехід від закрученою твіст-орієнтації до гомеотропной орієнтації молекул, тобто довгі осі молекул повернуться в напрямку, перпендикулярно до електродів, і спіральна структура зруйнується (рис. 6, б). Тепер світло, не змінивши напрямку вихідної поляризації, що збігається з поляризацією верхнього поляризатора, буде мати напрямок поляризації, протилежне нижньому поляроїд, а вони, як видно на рис. 6, б, знаходяться в схрещених положенні. У цьому випадку світло не дійде до дзеркала, і ми побачимо темний фон. Іншими словами, включаючи полі, можна малювати будь-які темні символи (літери, цифри) на світлому тлі, використовуючи, наприклад, просту семисегментний систему електродів (рис. 6, в).
        Такий принцип дії будь-якого РК-індикатора. Основними перевагами цих індикаторів є низькі керуючі напруги (1,5-5 В), малі споживані потужності (1-10 мкВт), висока контрастність зображення, легкість вбудовування в будь-які електронні схеми, надійність в роботі і відносна дешевизна.

      5. Як керувати холестеричних спіраллю

        Серед розглянутих типів рідких кристалів, мабуть, найбільш екзотичними оптичними властивостями володіють холестерікі. Надзвичайно тонко організована галактика структура холестеричних рідких кристалів (див. рис. 2, в) надзвичайно чутлива до різних зовнішніх впливів. Змінюючи температуру, тиск, прикладаючи електромагнітні поля і механічні напруги, можна істотно змінювати шагхолестеріческой спіралі, а у відповідності з рівнянням (1) легко змінювати колір холестеріка. Величезна чутливість цих сполук, що дозволяє "пробігати" всі кольори спектру в інтервалі 0,01 -0,001 ° С. показує, які незвичайні можливості відкриває використання цих речовин як високоефективних термоіндікаторов.
        У більшості холестеріков зі зростанням температури крок спіралі зменшується, а отже, зменшується і довжина хвилі селективно відбитого світла? Max (мал. 7). Іншими словами, кожній з вказаних на рис. 7 температур - Т0, Т1, Т2 та Т3 - відповідає свій колір. Таким чином, наносячи холестеричних рідкі кристали на поверхні різних об'єктів, можна отримувати топографію розподілу температури, що робить їх незамінними термоіндікаторамі і візуалізатора для різного роду застосувань у техніці та медицині. Вводячи холестерікі в полімерні плівки, тобто отримуючи так звані капсульованих-ні рідкі кристали, можна створювати дуже зручні у використанні плівкові матеріали, які можна використовувати як термометрів, а також для візуалізації та "фотографування" теплових полів.

        Рис. 7Температурная залежність довжини хвилі селективного відбиття світла? Max шару холестеричних рідкого кристала - холестерілпеларгоната.

        В останні роки розробляються суміші холестеричних рідких кристалів, різко змінюють колір (а отже, і крок спіралі) під дією малих, але небезпечних концентрацій шкідливих парів різних хімічних сполук. Такі РК-індикатори можуть за дуже короткий час (1-2 хв) змінювати колірну забарвлення при перевищенні допустимої концентрації шкідливих парів, виконуючи таким чином роль своєрідних хімічних датчиків.
        Одним із зовнішніх чинників, за допомогою якого можна керувати кроком холестеричних спіралі, може служити електричне або магнітне поле. При додатку поля холестеричних спіраль починає поступово розкручуватися, при цьому крок спіралі збільшується, чітко "відстежуючи" величину поданого напруги. А це означає, що можна безперервно керувати і кольором холестеричних шару рідкого кристала. При деякому так званому критичному напрузі поля спіраль можна повністю розкрутити, перетворивши таким чином холестеричних рідкий кристал а нематичних (один з видів ефекту Фредерікса). Процес розкручування спіралі в даний час активно досліджується з метою використання у кольорових плоских екранах з електронною системою управління.

      Висновок

        Отже, рідкі кристали мають подвійні властивостями, поєднуючи в собі властивість рідин (плинність) і властивість кристалічних тіл (анізотропію). Їх поведінка не завжди вдається описати за допомогою звичних методів і понять. Але саме в цьому і полягає їх привабливість для дослідників, які прагнуть пізнати ще незвідане.
        Нещодавно відкриті і інтенсивно досліджуються рідкокристалічні полімери, з'явилися полімерні РК-сегнетоелектрики, йде активне дослідження гібкоцепних елементоорганіческіх і металлсодержащіх РК-з'єднань, що утворюють нові типи мезофаз. Світ рідких кристалів нескінченно великий і охоплює найширше коло природних та синтетичних об'єктів, привертаючи увагу не тільки вчених - фізиків, хіміків та біологів, але і дослідників-практиків, які працюють в найрізноманітніших галузях сучасної техніки (електроніці, оптоелектроніці, інформатики, голографії і т. п.).

      Список літератури:

1. Шибаєв В.П. Незвичайні кристали або загадкові рідини// Соросівський Освітній Журнал. 1996. N11. С.37-46.
2. Чандрасекар С. Рідкі кристали - М.: Світ, 1980 с.344
3. Титов В.В., Севостьянов В.П., Кузьмін М.Г., Семенов А.М. Рідкокристалічні дисплеї: будова, синтез, властивості рідких кристалів. - Минск: Изд-во НПООО "Мікровідеосістеми", 1998 с.238