Liquid crystals

Translation.

Suyuq kristallar.
Suyuq kristallar odatdagi suyuqliklar va qattiq moddalar o’rtasida xususiyatlarga ega bo’lgan materiya holatidir. Masalan, suyuq kristall suyuqlik kabi oqishi mumkin, Suyuq kristall nematikfaza Schlieren to 'qimasi ammo uning molekulalari kristallga o'xshash tarzda yo'naltirilishi mumkin. Suyuq kristalli fazalarningturli xil turlari mavjud bo'lib, ular turli xil optic xususiyatlari bilan ajralib turishi mumkin (masalan, to'qimalarkabi)). To'qimalardagi qarama-qarshi joylar suyuq kristall molekulalari turli yo'nalishlarga yo'naltirilgan sohalarga mos keladi. Ammo domen ichida molekulalar yaxshi tartibga solingan. LC materiallari
har doim ham suyuq kristall holatda bo 'lmasligi mumkin (xuddi suv muzga yoki suv bug'iga aylanishi kabi). Suyuq kristallarni termotrop, lyotrop va metallotrop fazalarga bo'lish mumkin. Termotrop va lyotropik suyuq kristallar asosan organik molekulalardan tashkil topgan, garchi oz miqdordagi minerallar ham ma'lum. T ermotrop suyuqliklar harorat o'zgarishi bilan suyuq kristall fazaga fazali o 'tishninamoyish etadi . Lyotropik LClar fazaviy o'tishlarni suyuqlik kristalli molekulalardagi erituvchida (odatda suvda) konsentratsiya qilish\ funktsiyasi sifatida namoyon qiladi . Metallotrop LClar ham organik, ham noorganik molekulalardan iborat; ularning suyuq-kristalli o'tishi nafaqat harorat va kontsentratsiyaga, balki noorganik-organik tarkib nisbatlariga ham bog'liq. Suyuq kristallarning namunalarini tabiiy dunyoda ham, texnologik dasturlarda ham topish mumkin. Keng tarqalgan suyuq-kristall displeylarsuyuq kristallardan foydalanadilar. Lyotropik suyuq kristalli fazalar tirik tizimlarda juda ko'p, ammo ular mineral dunyoda ham mavjud. Masalan, ko'plab oqsillar va hujayra membranalari suyuq kristallardir. Suyuq kristallarning boshqa mashhur misollari
- bu sovun va turli xil yuvish vositalarining eritmalari, shuningdek tamaki mozaikasi virusiva ba'zi baliqlar.
Tarix
1888-yilda, Avstriya botanika fiziolog Fridrix Reinitzer, mehnat Karl Ferdinands- Universitet, turli fizik kimyoviy xususiyatlarini ko'rib hosilalarini tashkil xolesterinendi kolesterik suyuq kristall sifatida tanilgan materiallar sinfiga tegishli. Ilgari, boshqa tadqiqotchilar xolesterin hosilalarini muzlatish nuqtasidanyuqorida sovutganda aniq rang effektlarini ko'rishgan , ammo uni yangi hodisa bilan bog'lamaganlar. Reinitzer lotin xolesteril benzoatidagi rang o'zgarishi eng o'ziga xos xususiyat emasligini tushundi. U xolesteril benzoat boshqa birikmalar singari erimaydi, ammo ikkita erish nuqtasiga ega ekanligini aniqladi . 145,5 ° C da (293,9 ° F) u bulutli suyuqlikka eriydi va 178,5 ° C (353,3
° F) da u yana eriydi va bulutli suyuqlik aniq bo'ladi. Bu hodisa teskari. Bir fizik yordam qilayotgan, 14-mart, 1888 haqida, u yozgan Otto LehmannO'sha paytda bir paytda, Privatdozentyilda Aachen. Ular xatlar va namunalar bilan almashdilar
. Lehmann oraliq bulutli suyuqlikni ko'rib chiqdi va Xolesterin benzoatmolekulasining kimyoviy tuzilishi Kristallitlarni ko'rganligini xabar qildi. Reinittserning Vena hamkasbi fon Zefarovich ham oraliq " suyuqlik" kristalli ekanligini ta'kidladi. Lehmann bilan xat almashish 24-aprelda yakunlandi, ko 'plab savollar javobsiz qoldi. Reynitser o'z natijalarini Lena va fon Zefarovichga 1888-yil 3-mayda Vena Kimyoviy Jamiyatining yig'ilishida taqdim etdi. O'sha paytga kelib, Reynitser xolesterin suyuq kristallarining uchta muhim xususiyatini (1904 yilda Otto Lehmann tomonidan ishlab chiqilgan) kashf etgan va
tavsiflagan: ikkita erish nuqtasi mavjudligi, dumaloq qutblangan nurningaksi va qutblanish yo 'nalishini aylantirish qobiliyati yorug'lik. Tasodifiy kashfiyotdan so 'ng, Reynitser suyuq kristallarni o'rganishni davom ettirmadi. Tadqiqotni Lehman davom ettirdi, u yangi hodisaga duch kelganini anglab, uni tadqiq qilish imkoniyatiga ega bo'ldi: postdoktoral davrda u kristallografiya va mikroskopiya bo'yicha tajribaga ega bo'ldi. Lexmann birinchi navbatda xolesterin benzoatini, so'ngra qo'shaloq erish hodisasini namoyish etgan tegishli birikmalarni tadqiq qilishni boshladi. U qutblangan nurda kuzatuvlar o'tkazishga muvaffaq bo'ldi va uning mikroskopi yuqori haroratni kuzatishga imkon beradigan issiq plyonka (isitgich bilan jihozlangan namuna ushlagichi) bilan jihozlandi. Bulutli faza aniq oqishni davom ettirdi, ammo boshqa xususiyatlar, xususan mikroskop ostidagi imzo Lehmannni qattiqlik bilan ishlayotganiga ishontirdi.
Lehmannning ishi davom etdi va sezilarli darajada kengaytirildi, u nemis kimyogari Daniel Vorlender edi, u XX asr boshidan 1935-yilda nafaqaga chiqquncha ma'lum suyuq kristallarning ko 'p qismini sintez qildi. Biroq, suyuq kristallar olimlar orasida mashhur emas edi va materialtaxminan 80 yil davomida toza ilmiy qiziqishni saqlab qoldi. Ikkinchi Jahon urushidan so 'ng, suyuq kristallarni sintez qilish bo’yicha ishlar Evropadagi universitetlarning laboratoriyalarida boshlandi. Suyuq kristallarning taniqli tadqiqotchisi Jorj Uilyam Greyushbu materiallarni 1940-yillarning oxirida Angliyada o'rganishni boshladi. Uning guruhi suyuq kristall holatini namoyish etadigan ko 'plab yangi materiallarni sintez qildi va bu holatni namoyish etadigan molekulalarni qanday loyihalashni yaxshiroq tushunishni ishlab chiqdi. Uning molekulyar tuzilishi va suyuq kristallarning xususiyatlari kitobi buborada qo 'llanma bo'ldi. Suyuq kristallarni o'rgangan birinchi AQSh kimyogarlaridan biri Glenn X. Braun 1953 yilda Cincinnati Universitetida va keyinchalik Kent Davlat Universitetida ish boshladi.. 1965 yilda u Kent (Ogayo shtati) da suyuq kristallar bo'yicha birinchi xalqaro konferentsiyani tashkil qildi, unda dunyoning yuzga yaqin eng yaxshi suyuq kristalli olimlari qatnashdilar. Ushbu konferentsiya ushbu sohada tadqiqotlar o'tkazish bo'yicha dunyo miqyosidagi sa'y-harakatlarning boshlanishini nishonladi, natijada ushbu noyob materiallar uchun amaliy qo'llanmalar yaratildi. Suyuq kristalli materiallar 1962 yilda RCA Laboratoriyalarida boshlangan tekis panelli elektron displeylarni yaratishda tadqiqot markaziga aylandi. Fizik kimyogar Richard Uilyams nematiksuyuq kristallning yupqa qatlamiga elektr maydonini qo'llaganida, u muntazam ravishda naqsh shakllanishini kuzatdi va u domen deb nomlangan (hozirgi Uilyams Domenlari deb nomlanadi). Bu uning hamkasbi Jorj H. Xeymayerni televizorlarda ishlatiladigan katod nurli vakuum trubkasini almashtirish uchun
suyuq kristallga asoslangan tekis panelli displey ustida tadqiqotlar olib borishga undadi. Ammo zararli Azoksyanisol Uilyams va Xeymayer ishlatgan nematik suyuq kristall holatini faqat 116 °C dan yuqori bo'lganligi sababli tijorat displey mahsulotida ishlatish imkonsiz qildi. Xona haroratida ishlash mumkin bo'lgan material aniq talab qilingan. 1966-yilda Joel E.Golmaxer va Jozef A. Kastellano, RMA-ning Xeymayer guruhi tadqiqotchilari kimyoviy birikmalardan iborat bo'lgan aralashmalarni faqat terminal yon zanjirlaridagi uglerod atomlari sonidan farq qiluvchi nematik birikmalardan xona haroratidagi nematik suyuqlikka olib kelishini aniqladilar. Kristallar Schiff asosli aralashmalarining uchlik aralashmasi natijasida nematik harorat 22–105 ° C gacha bo'lgan material paydo bo'ldi. Xona haroratida ishlash birinchi amaliy display moslamasini yaratishga imkon berdi. Keyin guruh nematik birikmalarning ko'p sonli eritish nuqtalariga ega bo 'lgan ko'plab aralashmalarni tayyorlashga kirishdi. Nematik birikmalarni keng ish haroratini olish uchun aralashtirishning ushbu usuli Vaqt oralig'i sanoat standartiga aylandi va hanuzgacha ma'lum dasturlarni qondirish uchun materiallarni tayyorlash uchun ishlatiladi. 1969-yilda Xans Kelker suyuq kristall tadqiqotlarining eng mashhur mavzularidan biri bo 'lgan xona haroratida nematik
fazaga ega bo 'lgan MBBAni sintez qilishga muvaffaq bo'ldi. Suyuq kristalli displeylarni tijoratlashtirishning navbatdagi bosqichi Jorj Greytomonidan past erish haroratiga ega bo 'lgan kimyoviy barqaror N- (4-metoksibenziliden) -4- butilililin (MBBA) molekulasining kimyoviy tuzilishi moddalarni (siyanobifenillarni) sintez qilish bo'ldi . 1973 yilda Ken Xarrison va Buyuk Britaniya MOD ( RRE Malvern) bilan olib borilgan ishlar yangi mahsulotlarni loyihalashga olib keldi, natijada elektron mahsulotlar ichida kichik hajmli LCD displeylar tez tarqaldi. Ushbu molekulalar novda shaklida bo'lib, ba'zilari laboratoriyada yaratilgan va ba'zilari tabiatda o'z-o'zidan paydo bo'lgan. O'shandan beri LC molekulalarining ikkita yangi turi sintez qilindi: disk shaklida 1977-yilda Hindistonda Sivara makrishna Chandrasekhar tomonidan va konus yoki piyola shaklidagi (1982 yilda Lui Lam Xitoyda bashorat qilingan va 1985- yilda Evropada sintez qilingan). 1991-yilda suyuq kristall displeylar allaqachon yaxshi tashkil etilganida, Parij-Sud Universitetida ishlagan PerGilles de Gennes fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi. "Oddiy tizimlarda tartib hodisalarini o'rganish uchun ishlab chiqilgan usullar yanada murakkab shakllarga umumlashtirilishi mumkin". moddaning, xususan suyuq kristallar va polimerlarga taalluqli "

3.