Προτεινόμενοι Σύνδεσμοι:    greece   -   greece hotels   -   ειδησεις   -   greece news   -   ταβλι στο internet   -   livescore   -   νέα
 easypedia

Easypedia.gr
Ελλάδα
Αρχαία Ελλάδα
Ελληνες
Πρωθυπουργοί
Οικονομία
Γεωγραφία
Ιστορία
Γλώσσα
Πληθυσμός
Μυθολογία
Πολιτισμός & Τέχνες
Ζωγραφική
Θέατρο
Κινηματογράφος
Λογοτεχνία
Μουσική
Αρχιτεκτονική
Γλυπτική
Αθλητισμός
Μυθολογία
Θρησκεία
Θετικές & Φυσικές Επιστήμες
Ανθρωπολογία
Αστρονομία
Βιολογία
Γεωλογία
Επιστήμη υπολογιστών
Μαθηματικά
Τεχνολογία
Φυσική
Χημεία
Ιατρική
Φιλοσοφία & Κοινωνικ. Επιστήμες
Αρχαιολογία
Γλωσσολογία
Οικονομικά
Φιλοσοφία
Ψυχολογία
Γεωγραφία
Ασία
Αφρική
Ευρώπη
Πόλεις
Χώρες
Θάλασσες
Ιστορία
Ελληνική Ιστορία
Αρχαία Ιστορία
Βυζάντιο
Ευρωπαϊκή Ιστορία
Πόλεμοι
Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία
Σύγχρονη Ιστορία
 

Υγρός κρύσταλλος

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Οι υγροί κρύσταλλοι (liquid crystals, ΥΚ) είναι μεσοφάσεις μεταξύ κρυσταλλικών στερεών και ισοτροπικών υγρών. Εμφανίζονται σε συστήματα μορίων τα οποία παρουσιάζουν ασυμμετρία. Αυτή η ασυμμετρία αναφέρεται είτε στο σχήμα τους είτε στην κατευθυντικότητα την οποία εμφανίζουν όσον αφορά τις διαμοριακές αλληλεπιδράσεις στις οποίες συμμετέχουν. Ασυμμετρία ως προς το σχήμα εμφανίζουν για παράδειγμα ραβδόμορφα (rod-like) ή δισκόμορφα (disc-like) μόρια. Ο λόγος μεταξύ του μήκους προς τη διάμετρο και ο λόγος μεταξύ της διαμέτρου και του πάχους αντίστοιχα είναι περίπου ίσος με 5 ή μεγαλύτερος.

Οι υγροί κρύσταλλοι είναι επομένως ρευστά τα οποία παρουσιάζουν ανισοτροπία κατ’ επέκταση και στις φυσικές ιδιότητες τους ενώ εμφανίζουν αταξία από άποψη μοριακής τάξης, τουλάχιστον σε μία από τις τρεις διαστάσεις του χώρου και κάποια τάξη, μοριακών προσανατολισμών ή θέσεων, τουλάχιστον σε μία διεύθυνση.

Πίνακας περιεχομένων

Φάσεις

Τα υγροκρυσταλλικά συστήματα ανάλογα με την ακριβή φύση τους εμφανίζουν δύο ή περισσότερες από τις παρακάτω διαφορετικές φάσεις.

  • Η ισότροπη φάση είναι παρόμοια με αυτή ενός απλού υγρού, δεν υπάρχει δηλαδή καμία συσχέτιση μεταξύ των μορίων όσον αφορά τον προσανατολισμό τους οι τις θέσεις του.
  • Στη νηματική φάση (nematic phase) τα μόρια εμφανίζουν τάξη ως προς τον προσανατολισμό τους με ευθυγράμμιση των κύριων μοριακών αξόνων κατά μήκος μίας προεξάρχουσας διεύθυνσης αλλά αταξία ως προς τις θέσεις τους. Η διεύθυνση αυτή ονομάζεται κατευθυντής (director). Νηματικοί ΥΚ με έναν κατευθυντή όπου είναι και τα συνηθέστερα ονομάζονται μονοαξονικοί και όλες οι κάθετες με αυτόν διευθύνσεις θεωρούνται ισοδύναμες μεταξύ τους.
  • Στη σμηκτική φάση Α (smectic-A phase, smA phase) τα μόρια εκτός από τάξη ως προς τον προσανατολισμό εμφανίζουν μερική τάξη και ως προς τις θέσεις τους με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζουν στρώματα κάθετα στη διεύθυνση του κατευθυντή. Τα μόρια μπορούν να κινηθούν μέσα στον όγκο κάθε στρώματος όπως ένα δισδιάστατο υγρό. Στην περίπτωση που ο κατευθυντής σχηματίζει γωνία διάφορη των 90 μοιρών με το επίπεδο των στρωμάτων αναφερόμαστε στη σμηκτική φάση C (smectic-C phase, smC phase).
  • Στη κρυσταλλική στερεή φάση μοριακές θέσεις και μοριακοί προσανατολισμοί είναι καθορισμένοι και σταθεροί.
  • Στην κιονική φάση (columnar phase) τα μόρια σχηματίζουν ευθύγραμμες στήλες ενώ οι στήλες αυτές διατάσσονται περιοδικά (αν και όχι με αυστηρό τρόπο) κατά το κάθετο των κιόνων επίπεδο, σχηματίζοντας μία δισδιάστατη δομή. Τα μόρια μπορούν να κινούνται χωρίς περιορισμούς κατά μήκος της διεύθυνσης των κιόνων.

Εικόνα:Lc_rod_like_phases.jpg
Σχηματική αναπαράσταση των φάσεων ραβδόμορφων μορίων

Εικόνα:Lc_disc_like_phases.jpg
Σχηματική αναπαράσταση των φάσεων δισκόμορφων μορίων

Αν η μετάβαση μεταξύ των υγροκρυσταλλικών φάσεων τις οποίες μόλις περιγράψαμε γίνεται με τροποποίηση της θερμοκρασίας, ο υγρός κρύσταλλος ονομάζεται θερμοτροπικός (thermotropic). Η ιδιότητα αυτή επιτρέπει στους υγρούς κρυστάλλους να χρησιμοποιούνται ακόμη και ως απλά θερμόμετρα. Δεύτερη κατηγορία υγρών κρυστάλλων είναι οι λυοτροπικοί (lyotropic). Δημιουργούνται από ανάμειξη δύο διαφορετικών ή περισσότερων συστατικών. Η μετατροπή μεταξύ των φάσεων γίνεται τότε τροποποιώντας τη συγκέντρωση των συστατικών του διαλύματος. Λυοτροπικούς υγρούς κρυστάλλους συνήθως αποτελούν αμφίφιλα μόρια σε κατάλληλο διαλύτη.

Επιστημονικό και τεχνολογικό ενδιαφέρον

Οι περισσότερο γνωστές τεχνολογικές εφαρμογές των υγρών κρυστάλλων αφορούν τις οθόνες ηλεκτρονικών υπολογιστών, τηλεοπτικών δεκτών, συσκευών κινητής τηλεφωνίας κτλ καθώς επηρεάζουν τις διερχόμενες απ΄ αυτά φωτεινές ακτίνες. Η μοριακή αυτο-οργάνωση όπου εμφανίζουν επιπλέον υγροκρυσταλλικά συστήματα αξιοποιείται στην παρασκευή σύνθετων υλικών με ίνες όπου απαιτείται ο υψηλών προσανατολισμός της ενισχυτικής φάσης (για παράδειγμα στην περίπτωση των αραμιδικών ινών, kevlar) ή ως μήτρες για την ανάπτυξη άλλων νανοσκοπικών δομών. Τέλος, εκτός από τεχνολογικό ενδιαφέρον, φαινόμενα αυτο-συναρμολόγησης υγρών κρυστάλλων ενδιαφέρουν για την κατανόηση διαφόρων βιολογικών συστημάτων όπως για παράδειγμα η πλασματική μεμβράνη η οποία είναι είδος υγρού κρυστάλλου.

Αναφορές

  • D.-K. Yang, S.-T. Wu. Fundamentals of Liquid Crystal Devices. John Wiley & Sons, Ltd. 2006
  • J. W. Goodby, G. H. Mehl, I. M. Saez, R. P. Tuffin, G. Mackenzie, R. Auzély-Velty, T. Benvegnu, D. Plusquellec. Liquid crystals with restricted molecular topologies: supermolecules and supramolecular assemblies. Chem. Comm. 2057, 1998

Δείτε επίσης

  • Οθόνη υγρού κρυστάλλου (LCD)