Реферат Курсовая Конспект
Четвертое агрегатное состояние вещества - мегафаза - раздел Компьютеры, Жидкие кристаллы как основа развития современных технологий Четвертое Агрегатное Состояние Вещества - Мегафаза. Жидкий Кристалл – Это Спе...
|
Четвертое агрегатное состояние вещества - мегафаза. Жидкий кристалл – это специфическое агрегатное со¬стояние вещества, в котором оно проявляет одновре¬менно свойства кристалла и жидкости.
Сразу надо огово¬риться, что далеко не все вещества могут находиться в жидкокристаллическом состоянии. Большинство веществ может находиться только в трех, всем хорошо известных агрегатных состояниях: твердом или кристаллическом, жидком и газообразном.
Оказывается, некоторые органические вещества, обладающие сложными молеку¬лами, кроме трех названных состояний, могут образовы¬вать четвертое агрегатное состояние — жидкокристалли¬ческое. Это состояние осуществляется при плавлении кристаллов некоторых веществ. При их плавлении обра¬зуется жидкокристаллическая фаза, отличающаяся от обычных жидкостей. Эта фаза существует в интервале от температуры плавления кристалла до некоторой более высокой температуры, при нагреве до которой жидкий кристалл переходит в обычную жидкость.
Чем же жидкий кристалл отличается от жидкости и обычного кристалла и чем похож на них? Подобно обычной жидкости, жидкий кристалл обладает текучестью и принимает форму сосуда, в который он помещен. Этим он отличается от известных всем кристаллов. Однако, несмотря на это свойство, объединяющее его с жид¬костью, он обладает свойством, характерным для кри¬сталлов. Это - упорядочение в пространстве молекул, образующих кристалл.
Правда, это упорядочение не та¬кое полное, как в обычных кристаллах, но, тем не менее, оно существенно влияет на свойства жидких кристаллов, чем и отличает их от обычных жидкостей. Неполное про¬странственное упорядочение молекул, образующих жид¬кий кристалл, проявляется в том, что в жидких кристал¬лах нет полного порядка в пространственном располо¬жении центров тяжести молекул, хотя частичный порядок может быть. Это означает, что у них нет жесткой кри¬сталлической решетки.
Поэтому жидкие кристаллы, по¬добно обычным жидкостям, обладают свойством текуче¬сти. Обязательным свойством жидких кристаллов, сбли¬жающим их с обычными кристаллами, является наличие порядка пространственной ориентации молекул. Такой порядок в ориентации может проявляться, например, в том, что все длинные оси молекул в жидкокристалличе¬ском образце ориентированы одинаково. Эти молекулы должны обладать вытянутой формой. Кроме простейше¬го названного упорядочения осей молекул, в жидком кристалле может осуществляться более сложный ориентационный порядок молекул. В зависимости от вида упорядочения осей молекул жидкие кристаллы разделяются на три разновидности: нематические, смектические и холестерические.
Исследования по физике жидких кристаллов и их при¬менениям в настоящее время ведутся широким фрон¬том во всех наиболее развитых странах мира. Отечествен¬ные исследования сосредоточены как в академических, так и отраслевых научно-исследовательских учреждени¬ях и имеют давние традиции.
Широкую известность и признание получили выполненные еще в тридцатые годы в Ленинграде работы В.К. Фредерикса к В.Н. Цветкова. В последние годы бурного изучения жидких кристаллов отечественные исследователи также вносят весомый вклад в развитие учения о жидких кристаллах в целом и, в частности, об оптике жидких кристаллов. Так, работы И.Г. Чистякова, А.П. Капустина, С.А. Бразовского, С.А. Пикина, Л.М. Блинова и многих других советских иссле¬дователей широко известны научной общественности и служат фундаментом ряда эффективных технических приложений жидких кристаллов.
Существование жидких кристаллов было установлено очень давно, а именно в 1888 году, то есть почти столетие назад. Хотя учёные и до 1888 года сталкивались с данным состоянием вещества, но официально его открыли позже. Первым, кто обнаружил жидкие кристаллы, был авст¬рийский ученый-ботаник Рейнитцер. Исследуя новое син¬тезированное им вещество холестерилбензоат, он обна¬ружил, что при температуре 145°С кристаллы этого ве¬щества плавятся, образуя мутную сильно рассеивающую свет жидкость.
При продолжении нагрева по достижении температуры 179°С жидкость просветляется, т. е. начина¬ет вести себя в оптическом отношении, как обычная жидкость, например вода. Неожиданные свойства холестерилбензоат обнаруживал в мутной фазе. Рассматри¬вая эту фазу под поляризационным микроскопом, Рей¬нитцер обнаружил, что она обладает двупреломлением. Это означает, что показатель преломления света, т. е скорость света е этой фазе, зависит от поляризации. 1.2. Явление двупреломления Явление двупреломления - это типично кристалличе¬ский эффект, состоящий в том, что скорость света в кри¬сталле зависит от ориентации плоскости поляризации света.
Существенно, что она достигает экстремального максимального и минимального значений для двух вза¬имно ортогональных ориентаций плоскости поляризации. Разумеется, ориентации поляризации, соответствующие экстремальным значениям скорости свете в кристалле, определяются анизотропией свойств кристалла и одно¬значно задаются ориентацией кристаллических осей отно¬сительно направления распространения света.
Поэтому сказанное поясняет, что существование дву¬преломления в жидкости, которая должна быть изотроп¬ной, т. е. что ее свойства должны быть независящими от направления, представлялось парадоксальным. Наиболее правдоподобным в то время могло казаться наличие в мутной фазе нерасплавившихся малых частичек кристалла, кристаллитов, которые и являлись источником двупреломления.
Однако более детальные исследования, к которым Рейнитцер привлек известного немецкого фи¬зика Леймана, показали, что мутная фаза не является двух¬фазной системой, т. е. не содержит в обычной жидкости кристаллических включений, а является новым фазовым состоянием вещества. Этому фазовому состоянию Лейман дал название «жидкий кристалл» в связи с одновре¬менно проявляемыми им свойствами жидкости и кристал¬ла. Употребляется также и другой термин для названия жидких кристаллов.
Это - «мезофаза», что буквально означает «промежуточная фаза». В то время существование жидких кристаллов пред¬ставлялось каким-то курьезом, и никто не мог предполо¬жить, что их ожидает почти через сто лет большое буду¬щее в технических приложениях. Поэтому после некото¬рого интереса к жидким кристаллам сразу после их от¬крытия о них через некоторое время практически за¬были. Тем не менее, уже в первые годы были выяснены мно¬гие другие удивительные свойства жидких кристаллов.
Так, некоторые виды жидких кристаллов обладали не¬обычно высокой оптической активностью. 1.3.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Многие современные приборы и устройства работают на них. К таким относятся часы, термометры, дисплеи, мониторы и прочие устройства. Что же это за вещества с та¬ким парадоксальным названием «жидкие кристаллы» и… Интерес к ним, прежде всего, обусловлен возможностями их эффективного при¬менения в ряде отраслей производственной…
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Четвертое агрегатное состояние вещества - мегафаза
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов