ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ, жидкокристаллическое состояние, мезоморфное состояние, состояние вещества, в к-ром оно обладает свойствами жидкости (текучестью) и нек-рыми свойствами твёрдыхкристаллов (анизотропией свойств). Ж. к. образуют вещества, молекулы к-рых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. Различают термотропные и лиотропные Ж. к. Первые - индивидуальные вещества, к-рые существуют в мезоморфном состоянии в определённом температурном интервале, ниже к-poro вещество является твёрдым кристаллом, выше - обычной жидкостью. Примеры:

параазоксианизол (в интервале темп-р 114-135° С), этиловый эфир азоксибензойной кислоты (100-120° С), пропиловый эфир холестерина (102-116° С).

Лиотропные Ж. к. - растворы нек-рых веществ в определённых растворителях. Примеры: водные растворы мыл, растворы синтетич. полипептидов (поли-у-бензил-L-глутамат) в ряде органич. растворителей (диоксан, дихлорэтан).

Взаимное расположение молекул в Ж. к. является промежуточным между твёрдыми кристаллами, где существует трёхмерный координац. дальний порядок (упорядоченность в расположении центров тяжести молекул) и ориентационный дальний порядок (упорядоченность в ориентации молекул), и аморфными жидкостями, в к-рых дальний порядок полностью отсутствует (см. Дальний порядок и ближний порядок). По степени молекулярной упорядоченности различают нематические и смектические Ж. к. (терминология Ж. Фриделя, G. Friedel). Нематич. Ж. к. (параазоксианизол, растворы синтетич. полипептидов) характеризуются ориентацией продольных осей молекул вдоль нек-рого направления (дальний ориентационный порядок, рис., а). Упорядоченность в ориентации по

характеру расположения молекул в жидких кристаллах: а - в нематических жидких кристаллах молекулы расположены параллельно, но их продольные сдвиги беспорядочны; б - в смектических кристаллах молекулы собираются слоями.

. Это обеспечивает свободу поступательных перемещений молекул. Поэтому вязкость вещества в нематич. фазе лишь незначительно отличается от вязкости в аморфно-жидком состоянии.

В смектич. Ж. к. (этиловый эфир азок-(дабензойной к-ты, водные растворы мыл) концы молекул как бы закреплены в плоскостях, перпендикулярных продольным осям молекул (смектич. плоскости, рис., б). Дальний порядок в расположении поперечных осей и центров тяжести

молекул также отсутствует. Текучесть обеспечивается взаимным скольжением смектич. плоскостей.

Существуют также Ж. к. холестерич. типа (разновидность нематич. Ж. к.). Такие Ж. к. образуют вещества (напр., пропиловый эфир холестерина), молекулы к-рых имеют форму продолговатых пластинок, расположенных параллельно друг другу. Координационный дальний порядок отсутствует. Текучесть вещества обеспечивается постулат. перемещением и вращением молекул в их плоскости.

Внешнее различие между нематич. и смектнч. Ж. к. легко может быть установлено при наблюдении их однородных слоев в поляризац. микроскопе. Каждому типу Ж. к. соответствуют определённая текстура, причём для нематич. Ж. к. наиболее характерными являются нитеобразные, а для смектических - па-лочкообразные, конусообразные и ступенчатые структуры. Нити в нематич. Ж. к. являются линиями разрыва оптич. непрерывности. Они наз. дисклинациями, и текстура Ж. к. определяется характером расположения молекул вблизи дисклинаций.

Нек-рые термотропные Ж. к. могут находиться в двух мезоморфных состояниях (см. Полиморфизм). При этом структурные переходы всегда осуществляются по схеме: твёрдокристаллич. фаза - смектическая - нсматическая - аморфно-жидкая и являются фазовыми переходами первого рода (с выделением теплоты фазового перехода). Теплота перехода Ж. к. в аморфную жидкость в десятки раз меньше теплоты плавления органич. твёрдых кристаллов.

В Ж. к. имеет место анизотропия упругости, электропроводности, вязкости, магнитная анизотропия, оптич. анизотропия и др. С ростом темп-ры анизотропия свойств Ж. к. уменьшается, что обусловлено уменьшением упорядоченности в расположении молекул. В магнитном поле Ж. к. ориентируются так, чтобы их ось симметрии была параллельна силовым линиям магнитного поля. В электрич. поле ориентация оси симметрии может быть как параллельной, так и перпендикулярной силовым линиям поля.

Холестерич. Ж. к. обладают весьма большой оптической активностью, на два-три порядка превышающей оптич. активность органич. жидкостей и твёрдых кристаллов. Холестерич. Ж. к. резко изменяют окраску при изменении темп-ры среды на десятые доли градуса, а также при изменении состава среды на доли процента.

Лит.: Цветков В. Н., Современные взгляды на природу анизотропно-жидкой фазы, "Уч. зап. Ленинградского пед. ин-та", 1938, т. 10, с. 33; Чистяков И. Г.. Жидкие кристаллы, М., 1966; Grау G. W., Molecular structure and the properties of liquid crystals, L.- N. Y., 1962; Жидкие кристаллы, пер. с франц., "Природа", 1972, № 2; Чистяков И. Г., Вистинь Л. К., Симметрия, структура ц свойства жидких кристаллов, там же. Е. И. Рюмцев.




Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ →← ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ

Смотреть что такое ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ в других словарях:

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

        жидкокристаллическое состояние, мезоморфное состояние, состояние вещества, в котором оно обладает свойствами жидкости (текучестью) и некоторыми... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

особое состояние нек-рых органич. в-в, в к-ром они обладают реологич. св-вами жидкости — текучестью, но сохраняют определ. упорядоченность в ра... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

в-ва, переходящие при определенных условиях (т-ра, давление, концентрация в растворе) в жидкокристаллич. состояние, к-рое является промежуточным между кристаллич. состоянием и жидкостью. Как и обычные жидкости, Ж. к. обладают текучестью, но при этом для них характерно спонтанное появление анизотропии св-в (оптич., электрич., магнитных и др.) при отсутствии трехмерного дальнего порядка в расположении частиц (атомов, молекул). Поэтому жидкокристаллич. состояние часто наз. также мезоморфным (мезофазой). На диаграмме состояния температурный интервал существования Ж. к. ограничен т-рой плавления твердых кристаллов и т. наз. т-рой просветления, при к-рой жидкокристаллич. мутные образцы становятся прозрачными вследствие плавления мезофазы и превращения ее в изотропную жидкость. Молекулы жидкокристаллич. соед. обладают стержнеобразной или дискообразной формой и имеют тенденцию располагаться преим. параллельно друг другу. Т. наз. термотропные Ж. к. образуются при термич. воздействии на в-во. Такие Ж. к. образуют, напр., производные ароматич. соед., содержащие чередующиеся линейные и циклич. группировки (бензольные кольца). Жидкокристаллич. фаза образуется чаще всего в том случае, если заместители в молекуле располагаются в <i>пара</i> -положении. Большое кол-во термотропных жидкокристаллич. соед. м. б. изображено общей формулой: <br> <img src="https://words-storage.s3.eu-central-1.amazonaws.com/production/article_images/5a3aa3a52685b21ade9b292f/97fe0dbd-2c8b-434e-b0c7-93ddab67a296" alt="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №1" align="absmiddle" class="responsive-img img-responsive" title="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №1"> <br> X обычно ЧСН=NЧ, -СН <sub>2</sub> ЧСН <sub>2</sub> Ч, -НС=СНЧ, <img src="https://words-storage.s3.eu-central-1.amazonaws.com/production/article_images/5a3aa3a52685b21ade9b292f/2b014dc9-1082-419e-8ab6-15d2bc6b2e27" alt="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №2" align="absmiddle" class="responsive-img img-responsive" title="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №2">, ЧС(О)ЧNHЧ. Концевыми группами Y и Z м. б. алкильные и алкоксильные группировки, галогены, циано-, нитро- и аминогруппы и др. Примеры нек-рых Ж. к. приведены в таблице. Часто жесткие фрагменты молекул, напр., циклич. группировки, определяющие существование мезофазы, наз."мезогенными". Наличие разветвлений в молекулах приводит к сужению температурного интервала существования мезофазы. <br> <img src="https://words-storage.s3.eu-central-1.amazonaws.com/production/article_images/5a3aa3a52685b21ade9b292f/8961dd44-2c15-4e50-9fb3-4f4259a4a438" alt="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №3" align="absmiddle" class="responsive-img img-responsive" title="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №3"> <br> K - твердое кристаллич. состояние, I - изотропная жидкость (расплав), N - нeматики, S(S<sub>A</sub>, S<sub>B</sub>, S<sub>F </sub>- смектики, D - дискотики, Ch<i> -</i> холестерики. Лиотропные Ж. к. образуются при растворении нек-рых в-в в определенных р-рителях. Напр., водные р-ры мыл, полипептидов, липидов, белков, ДНК и др. образуют Ж. к. в определенном интервале концентраций и т-р. Структурными единицами лиотропных Ж. к. являются надмолекулярные образования разл. типов, распределенные в среде р-рителя и имеющие цилиндрич., сферич. или др. форму. В зависимости от характера расположения стержнеобразных молекул различают три осн. типа Ж. к. - смектический, нематический и холестерический. В смектич. Ж. к. (их наз. смектиками, обозначают S) молекулы располагаются в слоях. Центры тяжести удлиненных молекул находятся в равноотстоящих друг от друга плоскостях и подвижны в двух измерениях (на смектич. плоскости). Длинные оси молекул могут располагаться как перпендикулярно к плоскости смектич. слоя (ортогональные смектики, рис. 1,а), так и под нек-рым углом к слою (наклонные смектики, рис. 1,б). <br> <img src="https://words-storage.s3.eu-central-1.amazonaws.com/production/article_images/5a3aa3a52685b21ade9b292f/676f1abc-c3a1-4d07-a2c8-f6cb8ede0ef5" alt="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №4" align="absmiddle" class="responsive-img img-responsive" title="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №4"> <br> Рис. 1. Структура смектических (аи б)и нематических (в) жидких кристаллов (<i> а -</i> ортогональное, б- наклонное расположение молекул).<p> Кроме того, возможно упорядоченное и неупорядоченное расположение молекул в самих слоях. Все это обусловливает возможности образования разл. полиморфных модификаций. Известно св. десятка полиморфных смектич. модификаций, обозначаемых буквами латинского алфавита, смектики <i> А, В, С</i> и т. д. (или S<sub> А</sub>, S<sub> В</sub>, S<sub>C</sub> и т. д.). Формирование смектич. фаз характерно для жидкокристаллич. соед., молекулы к-рых содержат длинные концевые алкильные или алкоксильные группы Y и Z с числом атомов углерода / 4-6. Нематич. Ж. к. (нематики N)<i></i> характеризуются наличием ориентационного порядка, при к-ром длинные оси молекул расположены однонаправленно при беспорядочном расположении центров тяжести молекул (рис. 1,в). Нематич. тип Ж. к. образуют соед., в молекулах к-рых имеются короткие алкильные или алкоксильные группы (число атомов углерода [ 3). <br> <img src="https://words-storage.s3.eu-central-1.amazonaws.com/production/article_images/5a3aa3a52685b21ade9b292f/1c251f3b-21dd-4bdd-bf22-365616dfe22a" alt="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №5" align="absmiddle" class="responsive-img img-responsive" title="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №5"> <br> Рис. 2. Структура холестерических жидких кристаллов; пунктиром изображен шаг спирали; стрелки указывают направление длинных осей молекул. </p> <p> Холестерич. тип мезофазы (холестерики <i> Сhоl</i>)<i></i> образуется двумя группами соед.: производными оптически активных стероидов, гл. обр. холестерина (отсюда назв.), и нестероидными соед., принадлежащими к тем же классам соед., к-рые образуют нематич. Ж. к., но обладающими хиральностью (алкил-, алкокси-, ацилоксизамещенные азометины, производные коричной к-ты, азо- и азоксисоединения и др.). В холестерич. Ж. к. молекулы расположены так же, как в нематических, но в каждом слое молекулы повернуты относительно их расположения в соседнем слое на определенный угол. В целом реализуется структура, описываемая спиралью (рис. 2). В-ва с дискообразными молекулами (дискотики D) могут образовывать Ж. к., в к-рых молекулы упакованы в колонки (имеется дальний порядок в ориентации плоскостей дискообразных молекул) или расположены так же, как в нематиках (дальний порядок отсутствует) (рис. 3, а и б). Своеобразная структура жидкокристаллич. соед., обеспечивающая сочетание упорядоченности в расположении молекул с их высокой подвижностью, определяет широкие области практич. использования Ж. к. Направление преимуществ. ориентации молекул, характеризуемое аксиальным единичным вектором, или директором, может легко изменяться под воздействием разл. внеш. факторов - т-ры, мех. напряжений, напряженности электрич. и магн. полей. <br> <img src="https://words-storage.s3.eu-central-1.amazonaws.com/production/article_images/5a3aa3a52685b21ade9b292f/7df1f407-4d4d-41b2-96bb-8a7ac8e2e83d" alt="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №6" align="absmiddle" class="responsive-img img-responsive" title="ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ фото №6"> <br> Рис. 3. Структура дискотических жидких кристаллов: <i> а -</i> колончатая фаза; <i> б -</i> нематическая фаза. </p> <p> Непосредственная причина ориентации или переориентации директора - анизотропия вязкоупругих, оптич., электрич. или магн. св-в среды. В свою очередь, изменение преимуществ. ориентации молекул вызывает изменение оптич., электрич. и др. св-в Ж. к., т. е. создает возможность управления этими св-вами посредством сравнительно слабых внеш. воздействий, а также позволяет регистрировать указанные воздействия. Электрооптич. св-ва нематич. Ж. к. широко используют в системах обработки и отображения информации, в буквенно-цифровых индикаторах (электронные часы, микрокалькуляторы, дисплеи и т. п.), оптич. затворах и др. светоклапанных устройствах. Преимущества этих приборов - низкая потребляемая мощность (порядка 0,1 мВт/см <sup>2</sup>), низкое напряжение питания (неск. В), что позволяет, напр., сочетать жидкокристаллич. дисплеи с интегральными схемами и тем самым обеспечивать миниатюризацию индикаторных приборов (плоские телевиз. экраны). Спиральная структура холестериков определяет их высокую оптич. активность (к-рая на неск. порядков выше, чем у обычных орг. жидкостей и твердых кристаллов) и способность селективно отражать циркулярно поляризованный свет видимого, ИК и УФ диапазонов. При изменении т-ры, состава среды, напряженности электромагн. поля изменяется шаг спирали, что сопровождается изменением оптич. св-в, в частности цвета. Это позволяет измерять т-ру тела по изменению цвета Ж. к., контактирующего с пов-стью тела. Жидкокристаллич. термография используется в технике для визуализации ИК, СВЧ излучений, в качестве неразрушающих методов контроля в микроэлектронике и др., в медицине - для диагностики ряда сосудистых и острых воспалит. заболеваний. Особое место среди жидкокристаллич. в-в занимают полимеры. Термотропные полимерные Ж. к. получают "хим. включением" мезогенных групп в состав линейных и гребнеобразных макромолекул. Это позволяет не только значительно увеличить кол-во жидкокристаллич. в-в, но и существенно расширить общие представления о природе жидкокристаллич. состояния. На основе полимеров можно получать жидкокристаллич. стекла, пленки, волокна и покрытия с заданными анизотропными св-вами. Мезогенные группы макромолекул легко ориентируются в мезофазе под действием внеш. полей (мех., электрич., магнитных), а при послед. охлаждении полимера ниже т-ры стеклования полученная анизотропная структура фиксируется в твердом состоянии. Использование лиотропного жидкокристаллич. состояния на стадии переработки жесткоцепных полимеров - новый путь получения высокопрочных высокомодульных полимерных материалов. Ж. к. открыты в 1888 Ф. Рейнитцером и О. Леманом. Число описанных Ж. к. превышает десятки тысяч и непрерывно увеличивается. <i> Лит.:</i> Жен П. Ж. де. Физика жидких кристаллов, пер. с англ., М., 1977; Блинов Л. М., Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. М., 1978; Платэ Н. А., Шибаев В. П., Гребнеобразные полимеры и жидкие кристаллы, М., 1980; Пикин С. А., Структурные превращения в жидких кристаллах, М.. 1981, Сонин А. С., Введение в физику жидких кристаллов, М., 1983; Америк Ю. Б., Кренцель Б. А., Химия жидких кристаллов и мезоморфных полимерных систем. М., 1981, Современная кристаллография, т. 4, М., 1981, с. 425-83 <i> В. П. Шибаев.</i> </p><p><br></p>... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

особое состояние нек-рых органич. в-в, в к-ром они обладают реологич. (см. Реология) св-вами жидкости - текучестью, но сохраняют упорядоченность в расп... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

, жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанной с упорядоченностью в ориентации молекул. Благодаря сильной зависимости физических свойств жидких кристаллов от внешних воздействий они находят разнообразные применения в технике (в температурных датчиках, индикаторных устройствах, модуляторах света и т.д.). Жидкие кристаллы открыты Ф. Рейнитцером в 1888. Известно несколько тысяч органических соединений, образующих жидкие кристаллы, например система мыло - вода, некоторые полимеры.... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ, жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптической), связанной с упорядоченностью в ориентации молекул. Благодаря сильной зависимости свойств жидких кристаллов от внешних воздействий они находят разнообразное применение в технике (в температурных датчиках, индикаторных устройствах, модуляторах света и т. д.).<br><br><br>... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ - жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптической), связанной с упорядоченностью в ориентации молекул. Благодаря сильной зависимости свойств жидких кристаллов от внешних воздействий они находят разнообразное применение в технике (в температурных датчиках, индикаторных устройствах, модуляторах света и т. д.).<br>... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанной с удлинённой формой молекул и упорядоченностью в их ориентации. Благодар... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ , жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптической), связанной с упорядоченностью в ориентации молекул. Благодаря сильной зависимости свойств жидких кристаллов от внешних воздействий они находят разнообразное применение в технике (в температурных датчиках, индикаторных устройствах, модуляторах света и т. д.).... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ, жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптической), связанной с упорядоченностью в ориентации молекул. Благодаря сильной зависимости свойств жидких кристаллов от внешних воздействий они находят разнообразное применение в технике (в температурных датчиках, индикаторных устройствах, модуляторах света и т. д.).... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанной с удлиненной формой молекул и упорядоченностью в их ориентации. Начала современного естествознания. Тезаурус. — Ростов-на-Дону.В.Н. Савченко, В.П. Смагин.2006.... смотреть

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

комп. 液晶 yèjīng

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

физ. рідкі кристали.

T: 213