Folyadékkristályok

A RadiWiki wikiből

A folyadékkristályok olyan anyagok, amelyek ugyan folyékonyak, de sok fizikai tulajdonságuk a kristályokéhoz hasonlóan anizotrop. Az ilyen anyagok molekulái általában hosszú láncúak, hossztengelyük irányában kettőskötés rendszerük miatt merevek, nagy permanens dipólmomentumuk van és a láncvégeken könnyen polarizálható csoportok helyezkednek el. Ezek a hosszúkás molekulák hosszú távú rend kialakítására képesek úgy, hogy azért az anyag folyékonysága megmarad. Felfedezésük Friedrich Reinitzer, német biokémikus nevéhez fűződik, aki 1888-ban észrevette, hogy a koleszterol-benzoát 145°C-on megolvad, de csak 175°C-nál válik tiszta folyadékká. A két hőmérséklet között folyadékkristályos viselkedést mutat. A folyadékkristályokat G. Freidel német fizikus 1922-ben szerkezetük alapján három nagy csoportba osztotta:

   * Szmektikus folyadékkristályok: A vastag, szivar alakú molekulák szorosan, egymással párhuzamosan, a molekulatengelyre merőleges síkú, monomolekuláris rétegekben helyezkednek el. Az egyes rétegekben a molekulák elrendezése véletlenszerű. A monomolekuláris rétegek egymáson elcsúszhatnak, de a rétegek megmaradnak.
   * Nematikus folyadékkristályok: A nevüket a görög fonál szóból kapták, aminek az oka szintén a molekulaszerkezet hasonlósága a fonálhoz. Ezek a folyadékkristályok a legfontosabbak a kijelzők szempontjából. Szerkezetük kevésbé rendezett, mint a szmektikus anyagoké. Molekuláik pálcika alakúak - fonálszerűek -, a molekuláris tengelyük a folyadékkristályos állapotban egymással párhuzamos. A nematikus anyagok molekulaszerkezetét jól lehet szemléltetni egy doboz fogvájóval. Ebben a dobozban lévő fogvájók egymáson csak a tengelyük irányában képesek elmozdulni, vagy a hossztengelyük körül elfordulni, de a doboz miatt mindvégig párhuzamosak maradnak. Tipikus nematikus folyadékkristályok a p-etoxi-benzilidén-p-amino-benzonitril, az ansylidén-p-amin-ofenil- acetát és a p-anoxiansol.
   * Koleszterikus folyadékkristályok: A folyadékkristályt alkotó szerves anyag molekuláris tengelyei egymással és az általuk alkotott monomolekuláris rétegek síkjaival párhuzamosak. 

Alkalmazásuk két fontos tulajdonságuk alapján vált lehetővé. Egyrészt dipólus szerkezetük miatt, ami azt eredményezi, hogy elektromos térbe helyezve őket, polaritásuknak megfelelően a tér irányába fordulnak. Másrészt a hosszú szerves molekulákból álló folyadékkristályok kiralitást mutatnak, azaz a rajtuk áthaladó polarizált fény síkját képesek elforgatni.