Жидкий кристалл

Состояние вещества, обладающее свойствами как обычных жидкостей, так и кристаллов.

Шлирен- текстура жидкокристаллической нематической фазы

Жидкий кристалл ( ЖК ) — это состояние вещества , свойства которого находятся между свойствами обычных жидкостей и свойствами твердых кристаллов . Например, жидкий кристалл может течь как жидкость, но его молекулы могут быть ориентированы в общем направлении, как в твердом теле. Существует много типов фаз ЖК , которые можно различить по их оптическим свойствам (таким как текстуры ). Контрастные текстуры возникают из-за того, что молекулы в одной области материала («домене») ориентированы в одном направлении, но разные области имеют разные ориентации. Материал ЖК не всегда может находиться в состоянии вещества ЖК (так же, как вода может быть льдом или водяным паром).

Жидкие кристаллы можно разделить на три основных типа: термотропные , лиотропные и металлотропные. Термотропные и лиотропные жидкие кристаллы состоят в основном из органических молекул , хотя также известно несколько минералов. Термотропные ЖК демонстрируют фазовый переход в фазу ЖК при изменении температуры. Лиотропные ЖК демонстрируют фазовые переходы как функцию как температуры, так и концентрации молекул в растворителе (обычно воде). Металлотропные ЖК состоят как из органических, так и из неорганических молекул; их переход ЖК дополнительно зависит от соотношения неорганического и органического состава.

Примеры ЖК существуют как в природе, так и в технологических приложениях. Лиотропные ЖК изобилуют в живых системах; многие белки и клеточные мембраны являются ЖК, а также вирус табачной мозаики ^{[ требуется ссылка ]} . ЖК в минеральном мире включают растворы мыла и различных родственных моющих средств , а также некоторые глины . Широко распространенные жидкокристаллические дисплеи (ЖКД) используют жидкие кристаллы.

История

В 1888 году австрийский ботанический физиолог Фридрих Райнитцер , работавший в Университете Карла-Фердинанда , исследовал физико-химические свойства различных производных холестерина , которые теперь относятся к классу материалов, известных как холестерические жидкие кристаллы. Ранее другие исследователи наблюдали различные цветовые эффекты при охлаждении производных холестерина чуть выше точки замерзания , но не связывали это с новым явлением. Райнитцер считал, что изменения цвета в производном холестерилбензоате не были самой необычной особенностью.

Химическая структура молекулы холестерилбензоата

Он обнаружил, что холестерилбензоат не плавится так же, как другие соединения, а имеет две точки плавления . При 145,5 °C (293,9 °F) он плавится в мутную жидкость, а при 178,5 °C (353,3 °F) он снова плавится, и мутная жидкость становится прозрачной. Это явление обратимо. Обратившись за помощью к физику, 14 марта 1888 года он написал Отто Леманну , в то время приват-доценту в Аахене . Они обменялись письмами и образцами. Леманн исследовал промежуточную мутную жидкость и сообщил, что видел кристаллиты . Венский коллега Райнитцера фон Цефарович также указал, что промежуточная «жидкость» была кристаллической. Обмен письмами с Леманном закончился 24 апреля, оставив многие вопросы без ответа. Рейнитцер представил свои результаты, при этом упомянув Лемана и фон Цефаровича, на заседании Венского химического общества 3 мая 1888 года. ^[1]

К тому времени Райнитцер открыл и описал три важные особенности холестерических жидких кристаллов (название придумал Отто Леманн в 1904 году): наличие двух точек плавления, отражение циркулярно поляризованного света и способность вращать направление поляризации света.

После своего случайного открытия Райнитцер не стал изучать жидкие кристаллы дальше. Исследования продолжил Леманн, который понял, что столкнулся с новым явлением и был в состоянии исследовать его: В постдокторские годы он приобрел опыт в кристаллографии и микроскопии . Леманн начал систематическое исследование, сначала холестерилбензоата, а затем родственных соединений, которые демонстрировали явление двойного плавления. Он мог проводить наблюдения в поляризованном свете , а его микроскоп был оснащен горячим столиком (держатель образца, оснащенный нагревателем), что позволяло проводить наблюдения при высоких температурах. Промежуточная мутная фаза явно поддерживала поток, но другие особенности, в частности сигнатура под микроскопом, убедили Лемана, что он имеет дело с твердым веществом. К концу августа 1889 года он опубликовал свои результаты в Zeitschrift für Physikalische Chemie . ^[2]

Отто Леманн

Работа Лемана была продолжена и значительно расширена немецким химиком Даниэлем Форлендером , который с начала 20-го века и до своей отставки в 1935 году синтезировал большинство известных жидких кристаллов. Однако жидкие кристаллы не пользовались популярностью среди ученых, и материал оставался чисто научным любопытством в течение примерно 80 лет. ^[3]

После Второй мировой войны работа по синтезу жидких кристаллов была возобновлена ​​в университетских исследовательских лабораториях Европы. Джордж Уильям Грей , выдающийся исследователь жидких кристаллов, начал изучать эти материалы в Англии в конце 1940-х годов. Его группа синтезировала много новых материалов, которые демонстрировали жидкокристаллическое состояние, и разработала лучшее понимание того, как проектировать молекулы, которые демонстрируют это состояние. Его книга «Молекулярная структура и свойства жидких кристаллов» ^[4] стала путеводителем по этой теме. Одним из первых американских химиков, изучавших жидкие кристаллы, был Гленн Х. Браун, начавший в 1953 году в Университете Цинциннати , а затем в Университете штата Кент . В 1965 году он организовал первую международную конференцию по жидким кристаллам в Кенте, штат Огайо, в которой приняли участие около 100 ведущих мировых ученых, занимающихся жидкими кристаллами. Эта конференция ознаменовала начало всемирных усилий по проведению исследований в этой области, что вскоре привело к разработке практических приложений для этих уникальных материалов. ^{[5] [6]}

Жидкокристаллические материалы стали центром исследований в области разработки плоских электронных дисплеев, начиная с 1962 года в RCA Laboratories. ^[7] Когда физико-химик Ричард Уильямс приложил электрическое поле к тонкому слою нематического жидкого кристалла при 125 °C, он наблюдал образование регулярного рисунка, который он назвал доменами (теперь известными как домены Уильямса). Это побудило его коллегу Джорджа Х. Хейлмейера провести исследование жидкокристаллического плоскопанельного дисплея, чтобы заменить электронно-лучевую вакуумную трубку, используемую в телевизорах. Но пара-азоксианизол , который использовали Уильямс и Хейлмейер, проявляет состояние нематического жидкого кристалла только выше 116 °C, что делало его непрактичным для использования в коммерческом дисплейном продукте. Очевидно, был необходим материал, который мог бы работать при комнатной температуре.

В 1966 году Джоэл Э. Голдмахер и Джозеф А. Кастеллано, химики-исследователи из группы Хайлмейера в RCA, обнаружили, что смеси, сделанные исключительно из нематических соединений, которые отличались только числом атомов углерода в концевых боковых цепях, могут давать нематические жидкие кристаллы при комнатной температуре. Тройная смесь соединений основания Шиффа привела к получению материала с нематическим диапазоном 22–105 °C. ^[8] Работа при комнатной температуре позволила создать первое практическое устройство отображения. ^[9] Затем группа приступила к приготовлению многочисленных смесей нематических соединений, многие из которых имели гораздо более низкие температуры плавления. Эта техника смешивания нематических соединений для получения широкого диапазона рабочих температур в конечном итоге стала отраслевым стандартом и до сих пор используется для адаптации материалов к конкретным приложениям.

Химическая структура молекулы N-(4-метоксибензилиден)-4-бутиланилина (МББА)

В 1969 году Гансу Келькеру удалось синтезировать вещество, которое имело нематическую фазу при комнатной температуре, N-(4-метоксибензилиден)-4-бутиланилин (МББА), который является одним из самых популярных объектов исследования жидких кристаллов. ^[10] Следующим шагом к коммерциализации жидкокристаллических дисплеев стал синтез Джорджем Греем дополнительных химически стабильных веществ (цианобифенилов) с низкими температурами плавления . ^[11] Эта работа с Кеном Харрисоном и Министерством обороны Великобритании ( RRE Malvern ) в 1973 году привела к разработке новых материалов, что привело к быстрому внедрению ЖК-дисплеев малой площади в электронные продукты.

Эти молекулы имеют форму стержня, некоторые созданы в лаборатории, а некоторые спонтанно появляются в природе. С тех пор были синтезированы два новых типа молекул ЖК: дискообразные ( Сиварамакришна Чандрасекар в Индии в 1977 году) ^[12] и конусообразные или чашеобразные (предсказанные Луи Ламом в Китае в 1982 году и синтезированные в Европе в 1985 году). ^[13]

В 1991 году, когда жидкокристаллические дисплеи уже были хорошо известны, Пьер-Жиль де Жен, работавший в Университете Париж-Юг, получил Нобелевскую премию по физике «за открытие того, что методы, разработанные для изучения явлений порядка в простых системах, могут быть обобщены на более сложные формы материи, в частности на жидкие кристаллы и полимеры». ^[14]

Проектирование жидкокристаллических материалов

Известно, что большое количество химических соединений проявляют одну или несколько жидкокристаллических фаз. Несмотря на значительные различия в химическом составе, эти молекулы имеют некоторые общие черты в химических и физических свойствах. Существует три типа термотропных жидких кристаллов: дискотические, конические (чашеобразные) и стержнеобразные молекулы. Дискотические — это дискообразные молекулы, состоящие из плоского ядра из смежных ароматических колец, тогда как ядро ​​в коническом ЖК не плоское, а имеет форму рисовой миски (трехмерного объекта). ^{[15] [16]} Это допускает двумерное столбчатое упорядочение как для дискотических, так и для конических ЖК. Стержнеобразные молекулы имеют вытянутую анизотропную геометрию, которая допускает преимущественное выравнивание вдоль одного пространственного направления.

• Молекулярная форма должна быть относительно тонкой, плоской или конической, особенно в жестких молекулярных каркасах.
• Длина молекулы должна быть не менее 1,3 нм, что соответствует наличию длинной алкильной группы во многих жидких кристаллах, существующих при комнатной температуре.
• Структура не должна быть разветвленной или угловатой, за исключением конического ЖК.
• Низкая температура плавления предпочтительна, чтобы избежать метастабильных, монотропных жидкокристаллических фаз. Низкотемпературное мезоморфное поведение в целом технологически более полезно, и алкильные концевые группы способствуют этому.

Растянутая, структурно жесткая, высокоанизотропная форма, по-видимому, является основным критерием поведения жидких кристаллов, и в результате многие жидкокристаллические материалы основаны на бензольных кольцах. ^[17]

Жидкокристаллические фазы

Различные жидкокристаллические фазы (называемые мезофазами вместе с пластическими кристаллическими фазами) можно охарактеризовать по типу упорядочения. Можно выделить позиционный порядок (расположены ли молекулы в какой-либо упорядоченной решетке) и ориентационный порядок (расположены ли молекулы в основном в одном направлении). Жидкие кристаллы характеризуются ориентационным порядком, но только частичным или полностью отсутствующим позиционным порядком. Напротив, материалы с позиционным порядком, но без ориентационного порядка известны как пластические кристаллы . ^[18] Большинство термотропных ЖК будут иметь изотропную фазу при высокой температуре: нагревание в конечном итоге переведет их в обычную жидкую фазу, характеризующуюся случайным и изотропным молекулярным порядком и поведением потока, подобным жидкости . В других условиях (например, при более низкой температуре) ЖК может находиться в одной или нескольких фазах со значительной анизотропной ориентационной структурой и ближним ориентационным порядком, сохраняя при этом способность течь. ^{[19] [20]}

Упорядочение жидких кристаллов распространяется вплоть до размера всего домена, который может быть порядка микрометров, но обычно не до макроскопического масштаба, как это часто происходит в классических кристаллических твердых телах. Однако некоторые методы, такие как использование границ или приложенного электрического поля , могут быть использованы для обеспечения одного упорядоченного домена в макроскопическом образце жидкого кристалла. ^[21] Ориентационный порядок в жидком кристалле может распространяться только вдоль одного измерения , при этом материал существенно разупорядочен в двух других направлениях. ^{[22] [23]}

Термотропные жидкие кристаллы

Термотропные фазы — это те, которые возникают в определенном диапазоне температур. Если повышение температуры слишком велико, тепловое движение разрушит тонкое кооперативное упорядочение фазы ЖК, выталкивая материал в обычную изотропную жидкую фазу. При слишком низкой температуре большинство материалов ЖК образуют обычный кристалл. ^{[19] [20]} Многие термотропные ЖК демонстрируют различные фазы при изменении температуры. Например, определенный тип молекулы ЖК (называемый мезогеном ) может проявлять различные смектические фазы, за которыми следует нематическая фаза и, наконец, изотропная фаза при повышении температуры. Примером соединения, демонстрирующего термотропное поведение ЖК, является пара-азоксианизол . ^[24]

Нематическая фаза

Выравнивание в нематической фазе

Фазовый переход между нематической (слева) и смектической А (справа) фазами, наблюдаемый между скрещенными поляризаторами . Черный цвет соответствует изотропной среде.

Простейшая жидкокристаллическая фаза — нематическая. В нематической фазе каламитические органические молекулы не имеют кристаллического позиционного порядка, но самовыравниваются, их длинные оси примерно параллельны. Молекулы могут свободно течь, а их центры масс распределены случайным образом, как в жидкости, но их ориентация ограничена образованием дальнего направленного порядка. ^[25]

Слово «нематик» происходит от греческого νήμα ( греч . nema ), что означает «нить». Этот термин происходит от дисклинаций : нитевидных топологических дефектов, наблюдаемых в нематических фазах.

Нематики также демонстрируют так называемые топологические дефекты "ёж". В двух измерениях существуют топологические дефекты с топологическими зарядами + ⁠1/2⁠ и - ⁠1/2⁠ . Из-за гидродинамики + ⁠1/2⁠ дефект движется значительно быстрее, чем - ⁠1/2⁠ дефект. При близком расположении дефекты притягиваются; при столкновении они аннигилируют. ^{[26] [27]}

Большинство нематических фаз являются одноосными: у них одна ось (называемая директрисой), которая длиннее и предпочтительнее, а две другие эквивалентны (могут быть аппроксимированы как цилиндры или стержни). Однако некоторые жидкие кристаллы являются двухосными нематическими , что означает, что в дополнение к ориентации их длинной оси они также ориентируются вдоль вторичной оси. ^[28] Нематические кристаллы имеют текучесть, аналогичную текучести обычных (изотропных) жидкостей, но их можно легко выровнять внешним магнитным или электрическим полем. Выровненные нематики обладают оптическими свойствами одноосных кристаллов, и это делает их чрезвычайно полезными в жидкокристаллических дисплеях (ЖКД). ^[7]

Нематические фазы известны также в немолекулярных системах: в сильных магнитных полях электроны текут пучками или полосами , создавая «электронно-нематическую» форму материи. ^{[29] [30]}

Смектические фазы

Схема выравнивания в смектических фазах. Смектическая фаза A (слева) имеет молекулы, организованные в слои. В смектической фазе C (справа) молекулы наклонены внутри слоев.

Смектические фазы, которые находятся при более низких температурах, чем нематические, образуют четко определенные слои, которые могут скользить друг по другу подобно мылу. Слово «смектический» происходит от латинского слова «smecticus», что означает очищающий или имеющий мылоподобные свойства. ^[31] Таким образом, смектики позиционно упорядочены вдоль одного направления. В фазе смектика А молекулы ориентированы вдоль нормали слоя, тогда как в фазе смектика С они наклонены от него. Эти фазы являются жидкоподобными внутри слоев. Существует много различных смектических фаз, все из которых характеризуются различными типами и степенями позиционного и ориентационного порядка. ^{[19] [20]} Помимо органических молекул, смектическое упорядочение также, как сообщалось, происходит в коллоидных суспензиях 2-D материалов или нанолистов. ^{[32] [33]} Одним из примеров смектических ЖК является p,p'-динонилазобензол. ^[34]

Хиральные фазы или скрученные нематики

Схема упорядочения в хиральных жидкокристаллических фазах. Хиральная нематическая фаза (слева), также называемая холестерической фазой, и смектическая фаза C* (справа).

Хиральная нематическая фаза проявляет хиральность (направленность). Эту фазу часто называют холестерической фазой , поскольку она впервые была обнаружена для производных холестерина . Только хиральные молекулы могут давать начало такой фазе. Эта фаза демонстрирует скручивание молекул перпендикулярно директору, при этом молекулярная ось параллельна директору. Конечный угол скручивания между соседними молекулами обусловлен их асимметричной упаковкой, что приводит к более дальнему хиральному порядку. В смектической фазе C* (звездочка обозначает хиральную фазу) молекулы имеют позиционное упорядочение в слоистой структуре (как и в других смектических фазах), причем молекулы наклонены на конечный угол относительно нормали слоя. Хиральность вызывает конечное азимутальное скручивание от одного слоя к другому, производя спиральное скручивание молекулярной оси вдоль нормали слоя, поэтому их также называют скрученными нематиками . ^{[20] [22] [23]}

Хиральная нематическая фаза. Числитель p относится к хиральному шагу (см. текст).

Хиральный шаг , p, относится к расстоянию, на котором молекулы ЖК подвергаются полному повороту на 360° (но следует отметить, что структура хиральной нематической фазы повторяется каждые полшага, поскольку в этой фазе директора при 0° и ±180° эквивалентны). Шаг , p, обычно изменяется при изменении температуры или при добавлении других молекул к LC-хозяину (ахиральный материал LC-хозяина образует хиральную фазу, если легирован хиральным материалом), что позволяет соответствующим образом настраивать шаг данного материала. В некоторых жидкокристаллических системах шаг имеет тот же порядок, что и длина волны видимого света . Это заставляет эти системы проявлять уникальные оптические свойства, такие как брэгговское отражение и низкопороговое лазерное излучение ^[35] , и эти свойства используются в ряде оптических приложений. ^{[3] [22]} В случае отражения Брэгга допускается только отражение низшего порядка, если свет падает вдоль винтовой оси, тогда как при наклонном падении разрешаются отражения более высокого порядка. Холестерические жидкие кристаллы также демонстрируют уникальное свойство, заключающееся в том, что они отражают циркулярно поляризованный свет, когда он падает вдоль винтовой оси, и эллиптически поляризованный, если он падает наклонно. ^[36]

Плоская ячейка, заполненная ахиральным LC-хозяином, легированным оптически активным аналогом основания Трегера, помещенная между парой параллельных (A) и скрещенных (B) линейных поляризаторов. Эта легированная мезогенная фаза образует самоорганизованные спиральные суперструктуры, которые позволяют определенным длинам волн света проходить через скрещенные поляризаторы и селективно отражают определенную длину волны света. ^[37]

Синие фазы

Голубые фазы — это жидкокристаллические фазы, которые появляются в диапазоне температур между хиральной нематической фазой и изотропной жидкой фазой. Голубые фазы имеют регулярную трехмерную кубическую структуру дефектов с периодами решетки в несколько сотен нанометров, и поэтому они демонстрируют селективные брэгговские отражения в диапазоне длин волн видимого света, соответствующем кубической решетке . В 1981 году было теоретически предсказано, что эти фазы могут обладать икосаэдрической симметрией, подобной квазикристаллам . ^{[38] [39]}

Хотя синие фазы представляют интерес для быстрых модуляторов света или перестраиваемых фотонных кристаллов , они существуют в очень узком диапазоне температур, обычно менее нескольких кельвинов . Недавно была продемонстрирована стабилизация синих фаз в диапазоне температур более 60 К, включая комнатную температуру (260–326 К). ^{[40] [41]} Синие фазы, стабилизированные при комнатной температуре, позволяют осуществлять электрооптическое переключение со временем отклика порядка 10−4 ^с  . ^[42] В мае 2008 года была разработана первая ЖК-панель в режиме синей фазы . ^[43]

Кристаллы голубой фазы, являясь периодической кубической структурой с запрещенной зоной в видимом диапазоне длин волн, можно рассматривать как 3D фотонные кристаллы . Производство идеальных кристаллов голубой фазы в больших объемах все еще проблематично, поскольку полученные кристаллы обычно являются поликристаллическими (пластинчатая структура) или размер монокристалла ограничен (в микрометровом диапазоне). Недавно синие фазы, полученные как идеальные 3D фотонные кристаллы в больших объемах, были стабилизированы и получены с различными контролируемыми ориентациями кристаллической решетки. ^[44]

Дискотические фазы

Молекулы ЖК в форме диска могут ориентироваться в слоистой форме, известной как дискотическая нематическая фаза. Если диски упаковываются в стопки, фаза называется дискотической столбчатой . Сами столбцы могут быть организованы в прямоугольные или гексагональные массивы. Также известны хиральные дискотические фазы, похожие на хиральную нематическую фазу.

Конические фазы

Конические молекулы ЖК, как и в дискотиках, могут образовывать столбчатые фазы. Другие фазы, такие как неполярный нематик, полярный нематик, бобовая, пончиковая и луковая фазы, были предсказаны. Конические фазы, за исключением неполярного нематика, являются полярными фазами. ^[45]

Лиотропные жидкие кристаллы

Структура лиотропного жидкого кристалла. Красные головки молекул ПАВ контактируют с водой, тогда как синие хвосты молекул ПАВ погружены в масло: бислой (слева) и мицелла (справа).

Лиотропный жидкий кристалл состоит из двух или более компонентов, которые проявляют жидкокристаллические свойства в определенных диапазонах концентраций. В лиотропных фазах молекулы растворителя заполняют пространство вокруг соединений, обеспечивая текучесть системы. ^[46] В отличие от термотропных жидких кристаллов, эти лиотропы имеют другую степень свободы концентрации, которая позволяет им индуцировать множество различных фаз.

Соединение, которое имеет две несмешивающиеся гидрофильную и гидрофобную части в одной молекуле, называется амфифильной молекулой. Многие амфифильные молекулы демонстрируют лиотропные жидкокристаллические фазовые последовательности в зависимости от объемных балансов между гидрофильной частью и гидрофобной частью. Эти структуры образуются посредством микрофазового разделения двух несовместимых компонентов в нанометровом масштабе. Мыло является повседневным примером лиотропного жидкого кристалла.

Содержание воды или других молекул растворителя изменяет самоорганизующиеся структуры. При очень низкой концентрации амфифила молекулы будут диспергироваться случайным образом без какого-либо упорядочения. При немного более высокой (но все еще низкой) концентрации амфифильные молекулы будут спонтанно собираться в мицеллы или везикулы . Это делается для того, чтобы «спрятать» гидрофобный хвост амфифила внутри ядра мицеллы, обнажая гидрофильную (водорастворимую) поверхность водному раствору. Однако эти сферические объекты не упорядочиваются в растворе. При более высокой концентрации сборки станут упорядоченными. Типичной фазой является гексагональная столбчатая фаза, в которой амфифилы образуют длинные цилиндры (опять же с гидрофильной поверхностью), которые выстраиваются в примерно гексагональную решетку. Это называется средней мыльной фазой. При еще более высокой концентрации может образовываться пластинчатая фаза (чистая мыльная фаза), в которой протяженные слои амфифилов разделены тонкими слоями воды. Для некоторых систем между гексагональной и пластинчатой ​​фазами может существовать кубическая (также называемая вязкой изотропной) фаза, в которой образуются сферы, создающие плотную кубическую решетку. Эти сферы также могут быть связаны друг с другом, образуя биконтинуальную кубическую фазу.

Объекты, созданные амфифилами, обычно сферические (как в случае мицелл), но также могут быть дисковидными (бицеллы), стержневидными или двуосными (все три оси мицелл различны). Эти анизотропные самоорганизующиеся наноструктуры могут затем упорядочиваться во многом так же, как это делают термотропные жидкие кристаллы, образуя крупномасштабные версии всех термотропных фаз (например, нематическую фазу стержнеобразных мицелл).

Для некоторых систем при высоких концентрациях наблюдаются обратные фазы. То есть можно получить обратную гексагональную столбчатую фазу (колонны воды, инкапсулированные амфифилами) или обратную мицеллярную фазу (объемный образец жидкого кристалла со сферическими водными полостями).

Общая последовательность фаз от низкой до высокой концентрации амфифилов выглядит следующим образом:

• Прерывистая кубическая фаза ( мицеллярная кубическая фаза)
• Гексагональная фаза (гексагональная столбчатая фаза) (средняя фаза)
• Пластинчатая фаза
• Бинепрерывная кубическая фаза
• Обратная гексагональная столбчатая фаза
• Обратная кубическая фаза (обратная мицеллярная фаза)

Даже в пределах одних и тех же фаз их самоорганизующиеся структуры настраиваются концентрацией: например, в ламеллярных фазах расстояния между слоями увеличиваются с объемом растворителя. Поскольку лиотропные жидкие кристаллы полагаются на тонкий баланс межмолекулярных взаимодействий, анализировать их структуры и свойства сложнее, чем структуры и свойства термотропных жидких кристаллов.

Аналогичные фазы и характеристики можно наблюдать в несмешивающихся диблочных сополимерах .

Металлотропные жидкие кристаллы

Жидкокристаллические фазы также могут быть основаны на неорганических фазах с низкой температурой плавления, таких как ZnCl2 _, которые имеют структуру, образованную связанными тетраэдрами, и легко образуют стекла. Добавление длинноцепочечных мылоподобных молекул приводит к ряду новых фаз, которые показывают разнообразие жидкокристаллического поведения как в зависимости от соотношения неорганического и органического состава, так и от температуры. Этот класс материалов был назван металлотропными. ^[47]

Лабораторный анализ мезофаз

Термотропные мезофазы обнаруживаются и характеризуются двумя основными методами, первоначальный метод заключался в использовании тепловой оптической микроскопии, ^{[48] [49],} в которой небольшой образец материала помещался между двумя скрещенными поляризаторами; затем образец нагревался и охлаждался. Поскольку изотропная фаза не будет существенно влиять на поляризацию света, он будет казаться очень темным, тогда как кристаллическая и жидкокристаллическая фазы будут поляризовать свет одинаково, что приведет к градиентам яркости и цвета. Этот метод позволяет характеризовать конкретную фазу, поскольку различные фазы определяются их определенным порядком, который необходимо соблюдать. Второй метод, дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), ^[48] позволяет более точно определять фазовые переходы и энтальпии перехода. В ДСК небольшой образец нагревается таким образом, что генерирует очень точное изменение температуры по отношению к времени. Во время фазовых переходов тепловой поток, необходимый для поддержания этой скорости нагрева или охлаждения, будет меняться. Эти изменения можно наблюдать и приписывать различным фазовым переходам, например, ключевым переходам жидких кристаллов.

Лиотропные мезофазы анализируются аналогичным образом, хотя эти эксперименты несколько сложнее, поскольку концентрация мезогена является ключевым фактором. Эти эксперименты проводятся при различных концентрациях мезогена, чтобы проанализировать это влияние.

Биологические жидкие кристаллы

Лиотропные жидкокристаллические фазы широко распространены в живых системах, изучение которых называется липидным полиморфизмом . Соответственно, лиотропные жидкие кристаллы привлекают особое внимание в области биомиметической химии. В частности, биологические мембраны и клеточные мембраны являются формой жидких кристаллов. Их составляющие молекулы (например, фосфолипиды ) перпендикулярны поверхности мембраны, однако мембрана является гибкой. ^[50] Эти липиды различаются по форме (см. страницу о липидном полиморфизме ). Составляющие молекулы могут легко смешиваться, но, как правило, не покидают мембрану из-за высоких энергетических потребностей этого процесса. Молекулы липидов могут переворачиваться с одной стороны мембраны на другую, этот процесс катализируется флиппазами и флоппазами (в зависимости от направления движения). Эти жидкокристаллические мембранные фазы могут также содержать важные белки, такие как рецепторы, свободно «плавающие» внутри или частично снаружи мембраны, например, CTP: фосфохолинцитидилилтрансфераза (CCT).

Многие другие биологические структуры демонстрируют жидкокристаллическое поведение. Например, концентрированный белковый раствор, который выдавливается пауком для получения шелка , на самом деле является жидкокристаллической фазой. Точное упорядочение молекул в шелке имеет решающее значение для его известной прочности. ДНК и многие полипептиды , включая активно управляемые цитоскелетные нити, ^[51] также могут образовывать жидкокристаллические фазы. Было также описано, что монослои удлиненных клеток демонстрируют жидкокристаллическое поведение, и связанные с этим топологические дефекты связаны с биологическими последствиями, включая гибель и выдавливание клеток. ^[52] Вместе эти биологические применения жидких кристаллов составляют важную часть современных академических исследований.

Минеральные жидкие кристаллы

Примеры жидких кристаллов можно найти и в минеральном мире, большинство из них лиотропны. Первым был открыт оксид ванадия (V) Зохером в 1925 году. ^[53] С тех пор было открыто и подробно изучено несколько других. ^[54] Существование истинной нематической фазы в случае семейства смектитовых глин было поднято Ленгмюром в 1938 году, ^[55] но оставалось открытым вопросом в течение очень долгого времени и было подтверждено только недавно. ^{[56] [57]}

С быстрым развитием нанонауки и синтезом многих новых анизотропных наночастиц число таких минеральных жидких кристаллов быстро увеличивается, например, углеродные нанотрубки и графен. Была даже обнаружена пластинчатая фаза, H ₃ Sb ₃ P ₂ O ₁₄ , которая демонстрирует гипернабухание до ~250 нм для межпластинчатого расстояния. ^[32]

Формирование узоров в жидких кристаллах

Анизотропия жидких кристаллов — это свойство, не наблюдаемое в других жидкостях. Эта анизотропия заставляет потоки жидких кристаллов вести себя более дифференцированно, чем потоки обычных жидкостей. Например, инъекция потока жидкого кристалла между двумя близкими параллельными пластинами ( вязкое пальцеобразование ) вызывает ориентацию молекул, чтобы сцепиться с потоком, в результате чего возникают дендритные узоры. ^[58] Эта анизотропия также проявляется в межфазной энергии ( поверхностном натяжении ) между различными жидкокристаллическими фазами. Эта анизотропия определяет равновесную форму при температуре сосуществования и настолько сильна, что обычно появляются грани. При изменении температуры одна из фаз растет, образуя различные морфологии в зависимости от изменения температуры. ^[59] Поскольку рост контролируется диффузией тепла, анизотропия теплопроводности благоприятствует росту в определенных направлениях, что также влияет на конечную форму. ^[60]

Теоретическое рассмотрение жидких кристаллов

Микроскопическое теоретическое рассмотрение жидких фаз может стать довольно сложным из-за высокой плотности материала, что означает, что сильные взаимодействия, жесткое отталкивание и многочастичные корреляции нельзя игнорировать. В случае жидких кристаллов анизотропия во всех этих взаимодействиях еще больше усложняет анализ. Однако существует ряд довольно простых теорий, которые могут, по крайней мере, предсказать общее поведение фазовых переходов в жидкокристаллических системах.

Директор

Как мы уже видели выше, нематические жидкие кристаллы состоят из стержнеобразных молекул с длинными осями соседних молекул, выровненными приблизительно друг относительно друга. Для описания этой анизотропной структуры вводится безразмерный единичный вектор n, называемый директором , для представления направления предпочтительной ориентации молекул в окрестности любой точки. Поскольку вдоль оси директора нет физической полярности, n и -n полностью эквивалентны. ^[20]

Параметр заказа

Локальный нематический директор , который также является локальной оптической осью , задается пространственным и временным средним значением длинных молекулярных осей.

Описание жидких кристаллов включает анализ порядка. Симметричный бесследовый тензорный параметр порядка второго ранга, тензор Q, используется для описания ориентационного порядка наиболее общего двуосного нематического жидкого кристалла. Однако для описания более распространенного случая одноосных нематических жидких кристаллов достаточно скалярного параметра порядка. ^[61] Чтобы сделать это количественным, параметр ориентационного порядка обычно определяется на основе среднего значения второго полинома Лежандра :

${\displaystyle S=\langle P_{2}(\cos \theta )\rangle =\left\langle {\frac {3\cos ^{2}(\theta )-1}{2}}\right\rangle }$

где - угол между осью молекулы жидкого кристалла и локальным директором (который является «предпочтительным направлением» в элементе объема образца жидкого кристалла, также представляющим его локальную оптическую ось ). Скобки обозначают как временное, так и пространственное среднее. Это определение удобно, поскольку для полностью случайного и изотропного образца S  = 0, тогда как для идеально выровненного образца S = 1. Для типичного образца жидкого кристалла S составляет порядка 0,3–0,8 и, как правило, уменьшается с повышением температуры. В частности, резкое падение параметра порядка до 0 наблюдается, когда система претерпевает фазовый переход из ЖК-фазы в изотропную фазу. ^[62] Параметр порядка можно измерить экспериментально несколькими способами; например, для определения S можно использовать диамагнетизм , двупреломление , комбинационное рассеяние , ЯМР и ЭПР. ^[23] ${\displaystyle \theta }$

Порядок жидкого кристалла также может быть охарактеризован с использованием других четных полиномов Лежандра (все нечетные полиномы в среднем равны нулю, поскольку директор может указывать в любом из двух антипараллельных направлений). Эти средние более высокого порядка сложнее измерить, но они могут дать дополнительную информацию о молекулярном порядке. ^[19]

Параметр позиционного порядка также используется для описания упорядоченности жидкого кристалла. Он характеризуется изменением плотности центра масс молекул жидкого кристалла вдоль заданного вектора. В случае позиционного изменения вдоль оси z плотность часто определяется как: ${\displaystyle \rho (z)}$

${\displaystyle \rho (\mathbf {r} )=\rho (z)=\rho _{0}+\rho _{1}\cos(q_{s}z-\varphi )+\cdots \,}$

Параметр комплексного позиционного порядка определяется как и средняя плотность. Обычно сохраняются только первые два члена, а члены более высокого порядка игнорируются, поскольку большинство фаз можно адекватно описать с помощью синусоидальных функций. Для идеального нематика и для смектической фазы будут приниматься комплексные значения. Сложная природа этого параметра порядка допускает множество параллелей между переходами из нематической в ​​смектическую фазу и переходами из проводника в сверхпроводник. ^[20] ${\displaystyle \psi (\mathbf {r} )=\rho _{1}(\mathbf {r} )e^{i\varphi (\mathbf {r} )}}$ ${\displaystyle \rho _{0}}$ ${\displaystyle \psi =0}$ ${\displaystyle \psi }$

Модель жесткого стержня Онсагера

Нерешенная задача по физике :

Можно ли охарактеризовать нематико-смектический (А) фазовый переход в жидкокристаллических состояниях как универсальный фазовый переход?

(еще нерешенные проблемы по физике)

Простая модель, которая предсказывает лиотропные фазовые переходы, — это модель жесткого стержня, предложенная Ларсом Онзагером . Эта теория рассматривает объем, исключенный из центра масс одного идеализированного цилиндра по мере его приближения к другому. В частности, если цилиндры ориентированы параллельно друг другу, то очень небольшой объем исключен из центра масс приближающегося цилиндра (он может подойти довольно близко к другому цилиндру). Если, однако, цилиндры находятся под некоторым углом друг к другу, то существует большой объем, окружающий цилиндр, в который центр масс приближающегося цилиндра не может войти (из-за отталкивания жесткого стержня между двумя идеализированными объектами). Таким образом, это угловое расположение приводит к уменьшению чистой позиционной энтропии приближающегося цилиндра (ему доступно меньше состояний). ^{[63] [64]}

Фундаментальное понимание здесь заключается в том, что, в то время как параллельное расположение анизотропных объектов приводит к уменьшению ориентационной энтропии, происходит увеличение позиционной энтропии. Таким образом, в некоторых случаях больший позиционный порядок будет энтропийно благоприятным. Таким образом, эта теория предсказывает, что раствор стержнеобразных объектов претерпит фазовый переход при достаточной концентрации в нематическую фазу. Хотя эта модель концептуально полезна, ее математическая формулировка делает несколько предположений, которые ограничивают ее применимость к реальным системам. ^[64] Расширение теории Онзагера было предложено Флори для учета неэнтропийных эффектов.

Теория среднего поля Майера–Заупе

Эта статистическая теория, предложенная Альфредом Заупе и Вильгельмом Майером, включает вклады от притягивающего межмолекулярного потенциала от индуцированного дипольного момента между соседними стержнеобразными молекулами жидкого кристалла. Анизотропное притяжение стабилизирует параллельное выравнивание соседних молекул, и теория затем рассматривает среднее поле взаимодействия. Решенная самосогласованно, эта теория предсказывает термотропные нематико-изотропные фазовые переходы, согласующиеся с экспериментом. ^{[65] [66] [67]} Теория среднего поля Майера-Заупе распространяется на жидкие кристаллы с высокой молекулярной массой путем включения изгибной жесткости молекул и использования метода интегралов по траектории в полимерной науке . ^[68]

Модель Макмиллана

Модель Макмиллана, предложенная Уильямом Макмилланом ^[69], является расширением теории среднего поля Майера–Заупе, используемой для описания фазового перехода жидкого кристалла из нематической в ​​смектическую фазу A. Она предсказывает, что фазовый переход может быть как непрерывным, так и прерывистым в зависимости от силы короткодействующего взаимодействия между молекулами. В результате она допускает тройную критическую точку, где встречаются нематическая, изотропная и смектическая фазы A. Хотя она предсказывает существование тройной критической точки, она не может успешно предсказать ее значение. Модель использует два параметра порядка, которые описывают ориентационный и позиционный порядок жидкого кристалла. Первый — это просто среднее значение второго полинома Лежандра , а второй параметр порядка определяется как:

${\displaystyle \sigma =\left\langle \cos \left({\frac {2\pi z_{i}}{d}}\right)\left({\frac {3}{2}}\cos ^{2}\left(\theta _{i}\right)-{\frac {1}{2}}\right)\right\rangle }$

Значения z _i , θ _i и d — это положение молекулы, угол между молекулярной осью и директором, а также расстояние между слоями. Постулируемая потенциальная энергия одной молекулы определяется как:

${\displaystyle U_{i}(\theta _{i},z_{i})=-U_{0}\left(S+\alpha \sigma \cos \left({\frac {2\pi z_{i}}{d}}\right)\right)\left({\frac {3}{2}}\cos ^{2}\left(\theta _{i}\right)-{\frac {1}{2}}\right)}$

Здесь константа α количественно определяет силу взаимодействия между соседними молекулами. Затем потенциал используется для вывода термодинамических свойств системы, предполагающей тепловое равновесие. Это приводит к двум уравнениям самосогласованности, которые должны быть решены численно, решениями которых являются три стабильные фазы жидкого кристалла. ^[23]

Теория упругой сплошной среды

В этом формализме жидкокристаллический материал рассматривается как континуум; молекулярные детали полностью игнорируются. Вместо этого эта теория рассматривает возмущения в предполагаемо ориентированном образце. Искажения жидкого кристалла обычно описываются плотностью свободной энергии Франка . Можно выделить три типа искажений, которые могут возникнуть в ориентированном образце: (1) скручивания материала, когда соседние молекулы вынуждены располагаться под углом друг к другу, а не выровнены; (2) расплющивание материала, когда изгиб происходит перпендикулярно директору; и (3) изгиб материала, когда искажение параллельно директору и молекулярной оси. Все три этих типа искажений влекут за собой энергетический штраф. Это искажения, которые вызваны граничными условиями на стенках доменов или окружающем контейнере. Затем отклик материала можно разложить на члены, основанные на упругих константах, соответствующих трем типам искажений. Теория упругого континуума является эффективным инструментом для моделирования жидкокристаллических устройств и липидных бислоев. ^{[70] [71]}

Внешние воздействия на жидкие кристаллы

Ученые и инженеры могут использовать жидкие кристаллы в различных приложениях, поскольку внешнее возмущение может вызвать значительные изменения макроскопических свойств жидкокристаллической системы. Для индуцирования этих изменений можно использовать как электрические, так и магнитные поля. Величина полей, а также скорость, с которой выстраиваются молекулы, являются важными характеристиками, с которыми имеет дело промышленность. Специальная обработка поверхности может использоваться в жидкокристаллических устройствах для принудительной ориентации директора.

Эффекты электрического и магнитного поля

Способность директора выстраиваться вдоль внешнего поля обусловлена ​​электрической природой молекул. Постоянные электрические диполи возникают, когда один конец молекулы имеет чистый положительный заряд, а другой конец имеет чистый отрицательный заряд. Когда внешнее электрическое поле прикладывается к жидкому кристаллу, дипольные молекулы стремятся ориентироваться вдоль направления поля. ^[72]

Даже если молекула не образует постоянный диполь, на нее все равно может влиять электрическое поле. В некоторых случаях поле вызывает небольшую перестановку электронов и протонов в молекулах, в результате чего возникает индуцированный электрический диполь. Хотя он и не такой сильный, как постоянные диполи, ориентация с внешним полем все равно происходит.

Реакция любой системы на внешнее электрическое поле

${\displaystyle D_{i}=\epsilon _{0}E_{i}+P_{i}}$

где , и - компоненты электрического поля, электрического поля смещения и плотности поляризации. Электрическая энергия на единицу объема, хранящаяся в системе, равна ${\displaystyle E_{i}}$ ${\displaystyle D_{i}}$ ${\displaystyle P_{i}}$

${\displaystyle f_{\text{elec}}=-{\frac {1}{2}}D_{i}E_{i}}$

(суммирование по дважды появляющемуся индексу ). В нематических жидких кристаллах поляризация и электрическое смещение линейно зависят от направления электрического поля. Поляризация должна быть четной в директоре, поскольку жидкие кристаллы инвариантны относительно отражений . Наиболее общая форма для выражения : ${\displaystyle i}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle D}$

${\displaystyle D_{i}=\epsilon _{0}\epsilon _{\bot }E_{i}+\left(\epsilon _{\parallel }-\epsilon _{\bot }\right)n_{i}n_{j}E_{j}}$

(суммирование по индексу ) с и электрической проницаемостью параллельной и перпендикулярной директору . Тогда плотность энергии равна (игнорируя постоянные члены, которые не вносят вклад в динамику системы) ^[73] ${\displaystyle j}$ ${\displaystyle \epsilon _{\bot }}$ ${\displaystyle \epsilon _{\parallel }}$ ${\displaystyle n}$

${\displaystyle f_{\text{elec}}=-{\frac {1}{2}}\epsilon _{0}\left(\epsilon _{\parallel }-\epsilon _{\bot }\right)\left(E_{i}n_{i}\right)^{2}}$

(суммирование по ). Если положительно, то минимум энергии достигается, когда и параллельны. Это означает, что система будет способствовать выравниванию жидкого кристалла с внешним приложенным электрическим полем. Если отрицательно, то минимум энергии достигается, когда и перпендикулярны (в нематиках перпендикулярная ориентация вырождена, что делает возможным возникновение вихрей ^[74] ). ${\displaystyle i}$ ${\displaystyle \epsilon _{\parallel }-\epsilon _{\bot }}$ ${\displaystyle E}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle \epsilon _{\parallel }-\epsilon _{\bot }}$ ${\displaystyle E}$ ${\displaystyle n}$

Разница называется диэлектрической анизотропией и является важным параметром в жидкокристаллических приложениях. Существуют как и коммерческие жидкие кристаллы. 5CB и смесь жидких кристаллов E7 являются двумя обычно используемыми жидкими кристаллами. MBBA является обычным жидким кристаллом. ${\displaystyle \Delta \epsilon =\epsilon _{\parallel }-\epsilon _{\bot }}$ ${\displaystyle \Delta \epsilon >0}$ ${\displaystyle \Delta \epsilon <0}$ ${\displaystyle \Delta \epsilon >0}$ ${\displaystyle \Delta \epsilon <0}$

Воздействие магнитных полей на молекулы жидких кристаллов аналогично воздействию электрических полей. Поскольку магнитные поля генерируются движущимися электрическими зарядами, постоянные магнитные диполи производятся электронами, движущимися вокруг атомов. Когда применяется магнитное поле, молекулы будут стремиться выровняться по полю или против него. Электромагнитное излучение, например, УФ-видимый свет, может влиять на светочувствительные жидкие кристаллы, которые в основном несут по крайней мере фотопереключаемый блок. ^[75]

Подготовка поверхности

При отсутствии внешнего поля директор жидкого кристалла может свободно указывать в любом направлении. Однако возможно заставить директора указывать в определенном направлении, введя в систему внешний агент. Например, когда тонкое полимерное покрытие (обычно полиимид) наносится на стеклянную подложку и натирается в одном направлении тканью, наблюдается, что молекулы жидкого кристалла, контактирующие с этой поверхностью, выравниваются по направлению трения. В настоящее время общепринятым механизмом для этого считается эпитаксиальный рост слоев жидкого кристалла на частично выровненных полимерных цепях в приповерхностных слоях полиимида.

Несколько жидкокристаллических химикатов также выравниваются по «командной поверхности», которая в свою очередь выравнивается электрическим полем поляризованного света. Этот процесс называется фотовыравниванием .

Переход Фредерикса

Конкуренция между ориентацией, создаваемой поверхностным закреплением и эффектами электрического поля, часто используется в жидкокристаллических устройствах. Рассмотрим случай, когда молекулы жидкого кристалла выровнены параллельно поверхности, а электрическое поле приложено перпендикулярно к ячейке. Сначала, по мере увеличения величины электрического поля, не происходит никаких изменений в выравнивании. Однако при пороговой величине электрического поля происходит деформация. Деформация происходит, когда директор меняет свою ориентацию с одной молекулы на другую. Возникновение такого изменения из выровненного в деформированное состояние называется переходом Фредерикса и также может быть вызвано приложением магнитного поля достаточной силы.

Переход Фредерикса имеет основополагающее значение для работы многих жидкокристаллических дисплеев, поскольку ориентацию директора (и, следовательно, свойства) можно легко контролировать с помощью приложения поля.

Эффект хиральности

Как уже было описано, хиральные молекулы жидкого кристалла обычно приводят к хиральным мезофазам. Это означает, что молекула должна обладать некоторой формой асимметрии, обычно стереогенным центром. Дополнительным требованием является то, чтобы система не была рацемической : смесь право- и левосторонних молекул отменит хиральный эффект. Однако из-за кооперативной природы упорядочения жидкого кристалла небольшого количества хиральной примеси в ахиральной мезофазе часто достаточно, чтобы выбрать однодоменную направленность, делая систему в целом хиральной.

Хиральные фазы обычно имеют спиральное скручивание молекул. Если шаг этого скручивания составляет порядка длины волны видимого света, то можно наблюдать интересные оптические интерференционные эффекты. Хиральное скручивание, которое происходит в хиральных ЖК-фазах, также заставляет систему реагировать по-разному на право- и левосторонний циркулярно поляризованный свет. Таким образом, эти материалы могут использоваться в качестве поляризационных фильтров . ^[76]

Хиральные молекулы ЖК могут производить по существу ахиральные мезофазы. Например, в определенных диапазонах концентрации и молекулярной массы ДНК будет образовывать ахиральную линейную гексатическую фазу. Интересное недавнее наблюдение касается образования хиральных мезофаз из ахиральных молекул ЖК. В частности, было показано, что молекулы с изогнутым ядром (иногда называемые банановыми жидкими кристаллами) образуют жидкокристаллические фазы, которые являются хиральными. ^[77] В любом конкретном образце различные домены будут иметь противоположную направленность, но внутри любого заданного домена будет присутствовать сильный хиральный порядок. Механизм появления этой макроскопической хиральности пока не совсем ясен. Похоже, что молекулы укладываются слоями и ориентируются наклонно внутри слоев. Эти жидкокристаллические фазы могут быть сегнетоэлектрическими или антисегнетоэлектрическими, и обе из них представляют интерес для приложений. ^{[78] [79]}

Хиральность также может быть включена в фазу путем добавления хиральной присадки , которая сама по себе может не образовывать ЖК. Смеси скрученных нематиков или суперскрученных нематиков часто содержат небольшое количество таких присадок.

Применение жидких кристаллов

Структура жидкокристаллического дисплея: 1 – вертикальный поляризационный фильтр, 2, 4 – стекло с электродами, 3 – жидкие кристаллы, 5 – горизонтальный поляризационный фильтр, 6 – отражатель

«Википедия» отображается на ЖК-дисплее

Жидкие кристаллы широко используются в жидкокристаллических дисплеях, которые полагаются на оптические свойства определенных жидкокристаллических веществ в присутствии или отсутствии электрического поля . В типичном устройстве слой жидкого кристалла (обычно толщиной 4 мкм) находится между двумя поляризаторами , которые скрещены (ориентированы под углом 90° друг к другу). Выравнивание жидкого кристалла выбирается таким образом, чтобы его расслабленная фаза была скрученной (см. Эффект скрученного нематического поля ). ^[7] Эта скрученная фаза переориентирует свет, прошедший через первый поляризатор, позволяя ему проходить через второй поляризатор (и отражаться обратно к наблюдателю, если предусмотрен отражатель). Таким образом, устройство кажется прозрачным. Когда электрическое поле прикладывается к слою ЖК, длинные молекулярные оси имеют тенденцию выстраиваться параллельно электрическому полю, таким образом постепенно раскручиваясь в центре слоя жидкого кристалла. В этом состоянии молекулы ЖК не переориентируют свет, поэтому свет, поляризованный на первом поляризаторе, поглощается на втором поляризаторе, и устройство теряет прозрачность с ростом напряжения. Таким образом, электрическое поле может быть использовано для переключения пикселя между прозрачным и непрозрачным по команде. Цветные ЖК-системы используют ту же технику, с цветными фильтрами, используемыми для генерации красных, зеленых и синих пикселей. ^[7] Хиральные смектические жидкие кристаллы используются в сегнетоэлектрических ЖК-дисплеях, которые являются быстропереключающимися бинарными модуляторами света. Аналогичные принципы могут быть использованы для создания других оптических устройств на основе жидких кристаллов. ^[80]

Жидкокристаллические перестраиваемые фильтры используются в качестве электрооптических устройств, ^{[81] [82],} например, при гиперспектральной визуализации .

Термотропные хиральные ЖК, шаг которых сильно меняется в зависимости от температуры, могут использоваться в качестве грубых жидкокристаллических термометров , поскольку цвет материала будет меняться при изменении шага. Цветовые переходы жидких кристаллов используются во многих аквариумных и бассейновых термометрах, а также в термометрах для младенцев или ванн. ^[83] Другие жидкокристаллические материалы меняют цвет при растяжении или напряжении. Таким образом, жидкокристаллические листы часто используются в промышленности для поиска горячих точек, картирования теплового потока, измерения закономерностей распределения напряжений и т. д. Жидкий кристалл в жидкой форме используется для обнаружения электрически генерируемых горячих точек для анализа отказов в полупроводниковой промышленности. ^[84]

Жидкокристаллические линзы сводят или расходят падающий свет, регулируя показатель преломления слоя жидких кристаллов с помощью приложенного напряжения или температуры. Как правило, жидкокристаллические линзы генерируют параболическое распределение показателя преломления, упорядочивая молекулярные ориентации. Таким образом, плоская волна преобразуется в параболический волновой фронт с помощью жидкокристаллической линзы. Фокусное расстояние жидкокристаллических линз может быть непрерывно настраиваемым, когда внешнее электрическое поле может быть правильно настроено. Жидкокристаллические линзы являются своего рода адаптивной оптикой . Системы визуализации могут извлечь выгоду из коррекции фокусировки, регулировки плоскости изображения или изменения диапазона глубины резкости или глубины фокуса . Жидкокристаллическая линза является одним из кандидатов для разработки устройств коррекции зрения при близорукости и пресбиопии (например, настраиваемые очки и интеллектуальные контактные линзы). ^{[85] [86]} Будучи оптическим фазовым модулятором , жидкокристаллическая линза имеет пространственно-переменную оптическую длину пути (т. е. оптическую длину пути как функцию координаты ее зрачка). В разных системах визуализации требуемая функция оптической длины пути варьируется от одной к другой. Например, чтобы свести плоскую волну в пятно с ограниченной дифракцией, для физически плоской структуры жидкого кристалла показатель преломления слоя жидкого кристалла должен быть сферическим или параболоидальным в параксиальном приближении . Что касается проецирования изображений или обнаружения объектов, можно ожидать, что жидкокристаллическая линза будет иметь асферическое распределение длины оптического пути по ее интересующей апертуре. Жидкокристаллические линзы с электрически настраиваемым показателем преломления (путем решения проблемы различной величины электрического поля на слое жидкого кристалла) имеют потенциал для достижения произвольной функции длины оптического пути для модуляции входящего волнового фронта; текущие жидкокристаллические оптические элементы свободной формы были расширены из жидкокристаллической линзы с теми же оптическими механизмами. ^[87] Применения жидкокристаллических линз включают пикопроекторы, линзы по рецепту (очки или контактные линзы), камеры смартфонов, дополненную реальность, виртуальную реальность и т. д.

Жидкокристаллические лазеры используют жидкий кристалл в лазерной среде в качестве распределенного механизма обратной связи вместо внешних зеркал. Излучение в фотонной запрещенной зоне, созданной периодической диэлектрической структурой жидкого кристалла, дает низкопороговое высокопроизводительное устройство со стабильным монохроматическим излучением. ^{[35] [88]}

Листы и рулоны полимерно-дисперсных жидких кристаллов (PDLC) доступны в виде смарт-пленки с клеевой основой , которую можно наносить на окна и электрически переключать между прозрачным и непрозрачным состоянием для обеспечения конфиденциальности.

Многие обычные жидкости, такие как мыльная вода , на самом деле являются жидкими кристаллами. Мыло образует различные фазы LC в зависимости от его концентрации в воде. ^[89]

Жидкокристаллические пленки произвели революцию в мире технологий. В настоящее время они используются в самых разных устройствах, таких как цифровые часы, мобильные телефоны, вычислительные машины и телевизоры. Использование жидкокристаллических пленок в оптических запоминающих устройствах, с процессом, аналогичным записи и чтению CD и DVD, может быть возможным. ^{[90] [91]}

Жидкие кристаллы также используются в качестве базовой технологии для имитации квантовых компьютеров , использующих электрические поля для управления ориентацией молекул жидких кристаллов , для хранения данных и кодирования различных значений для каждой различной степени несоответствия другим молекулам. ^{[92] [93]}

Смотрите также

• Двуосный нематик
• Фаза столбчатой ​​структуры
• Классификация ЖК-дисплеев
• Жидкокристаллический дисплей  – дисплей, использующий светомодулирующие свойства жидких кристаллов.
• Жидкий кристалл на кремнии  – Тип технологии отображения
• Жидкокристаллический полимер  – класс крайне инертных, инертных и огнестойких полимеров.
• Жидкокристаллический перестраиваемый фильтр
• Лиотропный жидкий кристалл  – раствор амфифильных молекул, обладающий как жидкими, так и кристаллическими свойствами.
• Формирование паттернов  – изучение того, как паттерны формируются путем самоорганизации в природе.
• Пластичный кристалл  – неклассическое состояние веществаPages displaying wikidata descriptions as a fallback
• Умное стекло  – стекло с электрически переключаемой непрозрачностью
• Термохромизм  – свойство веществ изменять цвет под воздействием изменения температуры.
• Термотропный кристалл
• Эффект скрученного нематического поля  – Тип технологии жидкокристаллического дисплея на основе тонкопленочного транзистора
• Нематикон
• Жидкокристаллический термометр
• Кольцо настроения  – кольцо, содержащее термохромный элемент.
• Активная жидкость

Ссылки

1. Райнитцер Ф (1888). «Beiträge zur Kenntniss des Cholesterins». Monatshefte für Chemie . 9 (1): 421–441. дои : 10.1007/BF01516710. S2CID  97166902. Архивировано из оригинала 4 ноября 2022 года . Проверено 8 сентября 2021 г.
2. Леманн О (1889). "Über fliessende Krystalle". Zeitschrift für Physikalische Chemie . 4 : 462–72. дои : 10.1515/zpch-1889-0434. S2CID  92908969.
3. Sluckin TJ, Dunmur DA, Stegemeyer H (2004). Crystals That Flow – классические статьи из истории жидких кристаллов. Лондон: Taylor & Francis. ISBN 978-0-415-25789-3.
4. Грей Г. В. (1962). Молекулярная структура и свойства жидких кристаллов . Academic Press.
5. Stegemeyer H (1994). "Профессор Хорст Закманн, 1921 – 1993". Жидкие кристаллы сегодня . 4 : 1–2. doi : 10.1080/13583149408628630 .
6. "Жидкие кристаллы". Университет нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда . Архивировано из оригинала 5 августа 2012 г.
7. Кастеллано JA (2005). Жидкое золото: история жидкокристаллических дисплеев и создание отрасли . World Scientific Publishing. ISBN 978-981-238-956-5.
8. US 3540796, Goldmacher JE, Castellano JA, "Электрооптические композиции и устройства", выдан 17 ноября 1970 г., передан RCA Corp. 
9. Heilmeier GH, Zanoni LA, Barton LA (1968). «Динамическое рассеяние в нематических жидких кристаллах». Applied Physics Letters . 13 (1): 46–47. Bibcode : 1968ApPhL..13...46H. doi : 10.1063/1.1652453.
10. Kelker H, Scheurle B (1969). «Жидкокристаллическая (нематическая) фаза с особенно низкой точкой затвердевания». Angew. Chem. Int. Ed . 8 (11): 884. doi :10.1002/anie.196908841.
11. Gray GW, Harrison KJ, Nash JA (1973). "Новое семейство нематических жидких кристаллов для дисплеев". Electronics Letters . 9 (6): 130. Bibcode : 1973ElL.....9..130G. doi : 10.1049/el:19730096.
12. Чандрасекар С, Садашива БК, Суреш КА (1977). «Жидкие кристаллы дискообразных молекул». Pramana . 9 (5): 471–480. Bibcode : 1977Prama...9..471C. doi : 10.1007/bf02846252. S2CID  98207805.
13. Collyer AA (2012). Жидкокристаллические полимеры: от структур к приложениям. Springer Science & Business Media. стр. 21. ISBN 978-94-011-1870-5. Предлагались названия «пирамидальный» или «чашевидный», но в конечном итоге было решено принять название «конический».
14. де Женн PG (1992). «Мягкая материя (Нобелевская лекция)». Angewandte Chemie, международное издание . 31 (7): 842–845. дои : 10.1002/anie.199208421.
15. Lam L (1994). "Bowlics". В Shibaev VP, Lam L (ред.). Liquid Crystalline and Mesomorphic Polymers . Partially Ordered Systems. New York: Springer. стр. 324–353. doi :10.1007/978-1-4613-8333-8_10. ISBN 978-1-4613-8333-8.
16. Лей Л (1987). «Боулические жидкие кристаллы». Молекулярные кристаллы и жидкие кристаллы . 146 : 41–54. doi :10.1080/00268948708071801.
17. "Химические свойства жидких кристаллов". Case Western Reserve University. Архивировано из оригинала 25 ноября 2012 г. Получено 13 июня 2013 г.
18. Gennes, Pierre-Gilles de (1974). Физика жидких кристаллов. Oxford [Eng.] Clarendon Press. стр. 2. ISBN 978-0-19-851285-1.
19. Чандрасекар С (1992). Жидкие кристаллы (2-е изд.). Кембридж: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-41747-1.^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
20. de Gennes PG , Prost J (1993). Физика жидких кристаллов . Oxford: Clarendon Press. ISBN 978-0-19-852024-5.
21. Кэрролл, Грегори Т.; Ли, Кён Мин; Макконни, Майкл Э.; Холл, Харрис Дж. (2023). «Оптический контроль выравнивания и формирования рисунка в азобензольном жидкокристаллическом фоторезисте». Journal of Materials Chemistry C. 11 ( 6): 2177–2185. doi :10.1039/D2TC04869H. S2CID  256151872. Архивировано из оригинала 20 апреля 2023 г. Получено 16 апреля 2023 г.
22. Диркинг I (2003). Текстуры жидких кристаллов. Вайнхайм: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-30725-8.
23. Collings PJ, Hird M (1997). Введение в жидкие кристаллы . Бристоль, Пенсильвания: Taylor & Francis. ISBN 978-0-7484-0643-2.
24. Шао Y, Зерда TW (1998). «Фазовые переходы жидкокристаллического PAA в ограниченных геометриях». Журнал физической химии B. 102 ( 18): 3387–3394. doi :10.1021/jp9734437.
25. Rego JA, Harvey JA, MacKinnon AL, Gatdula E (январь 2010 г.). "Асимметричный синтез высокорастворимого 'тримерного' аналога хирального нематического жидкокристаллического твист-агента Merck S1011" (PDF) . Жидкие кристаллы . 37 (1): 37–43. doi :10.1080/02678290903359291. S2CID  95102727. Архивировано из оригинала (PDF) 8 октября 2012 г.
26. Géza T, Denniston C, Yeomans JM (26 февраля 2002 г.). "Гидродинамика топологических дефектов в нематических жидких кристаллах". Physical Review Letters . 88 (10): 105504. arXiv : cond-mat/0201378 . Bibcode : 2002PhRvL..88j5504T. doi : 10.1103/PhysRevLett.88.105504. PMID  11909370. S2CID  38594358.
27. Géza T, Denniston C, Yeomans JM (21 мая 2003 г.). "Гидродинамика роста доменов в нематических жидких кристаллах". Physical Review E . 67 (5): 051705. arXiv : cond-mat/0207322 . Bibcode :2003PhRvE..67e1705T. doi :10.1103/PhysRevE.67.051705. PMID  12786162. S2CID  13796254.
28. Madsen LA, Dingemans TJ, Nakata M, Samulski ET (апрель 2004 г.). "Термотропные двуосные нематические жидкие кристаллы". Physical Review Letters . 92 (14): 145505. Bibcode : 2004PhRvL..92n5505M. doi : 10.1103/PhysRevLett.92.145505. PMID  15089552.
29. Kivelson SA, Fradkin E, Emery VJ (11 июня 1998 г.). "Электронные жидкокристаллические фазы легированного изолятора Мотта" (PDF) . Письма в Nature. Nature . 393 (6685). Macmillan: 550–553. arXiv : cond-mat/9707327 . Bibcode :1998Natur.393..550K. doi :10.1038/31177. S2CID  4392009.
30. Fradkin E, Kivelson SA, Lawler MJ, Eisenstein JP, Mackenzie AP (4 мая 2010 г.). "Nematic Fermi Fluids in Condensed Matter Physics". Annual Review of Condensed Matter Physics . 1 : 153–178. arXiv : 0910.4166 . Bibcode : 2010ARCMP...1..153F. doi : 10.1146/annurev-conmatphys-070909-103925. S2CID  55917078. Архивировано из оригинала 14 сентября 2020 г. Получено 5 августа 2022 г.
31. "smectic". Словарь Merriam-Webster. Архивировано из оригинала 31 июля 2013 г. Получено 26 апреля 2013 г.
32. Gabriel JC, Camerel F, Lemaire BJ, Desvaux H, Davidson P, Batail P (октябрь 2001 г.). "Распухшая жидкокристаллическая ламеллярная фаза на основе расширенных твердоподобных листов" (PDF) . Nature . 413 (6855): 504–8. Bibcode :2001Natur.413..504G. doi :10.1038/35097046. PMID  11586355. S2CID  4416985. Архивировано (PDF) из оригинала 15 июля 2021 г. . Получено 8 сентября 2021 г. .
33. Davidson P, Penisson C, Constantin D, Gabriel JP (июнь 2018 г.). «Изотропные, нематические и ламеллярные фазы в коллоидных суспензиях нанолистов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (26): 6662–6667. Bibcode : 2018PNAS..115.6662D. doi : 10.1073 /pnas.1802692115 . PMC 6042086. PMID  29891691. 
34. Vertogen, Ger; Jeu, Wim H. de (6 декабря 2012 г.). Термотропные жидкие кристаллы, основы. Springer Science & Business Media. стр. 13. ISBN 9783642831331. OCLC  851375789. Архивировано из оригинала 17 октября 2023 г. . Получено 21 марта 2023 г. .
35. Kopp VI, Fan B, Vithana HK, Genack AZ (ноябрь 1998 г.). "Низкопороговая лазерная генерация на краю фотонной стоп-зоны в холестерических жидких кристаллах". Optics Letters . 23 (21): 1707–9. Bibcode :1998OptL...23.1707K. doi :10.1364/OL.23.001707. PMID  18091891.
36. Пристли Э.Б., Войтович П.Дж., Шэн П. (1974). Введение в жидкие кристаллы . Plenum Press. ISBN 978-0-306-30858-1.
37. Kazem-Rostami M (2019). «Оптически активные и фотопереключаемые аналоги основания Трегера». New Journal of Chemistry . 43 (20): 7751–7755. doi :10.1039/C9NJ01372E. S2CID  164362391.
38. Кляйнерт Х. , Маки К. (1981). «Решеточные текстуры в холестерических жидких кристаллах» (PDF) . Fortschritte der Physik . 29 (5): 219–259. Бибкод : 1981ForPh..29..219K. дои : 10.1002/prop.19810290503. Архивировано (PDF) из оригинала 26 апреля 2020 г. Проверено 7 октября 2011 г.
39. Seideman T (1990). "Жидкокристаллические синие фазы" (PDF) . Rep. Prog. Phys . 53 (6): 659–705. Bibcode :1990RPPh...53..659S. CiteSeerX 10.1.1.397.3141 . doi :10.1088/0034-4885/53/6/001. S2CID  250776819. Архивировано (PDF) из оригинала 30 марта 2012 г. . Получено 7 октября 2011 г. . 
40. Coles HJ, Pivnenko MN (август 2005). «Жидкокристаллические „голубые фазы“ с широким диапазоном температур». Nature . 436 (7053): 997–1000. Bibcode :2005Natur.436..997C. doi :10.1038/nature03932. PMID  16107843. S2CID  4307675.
41. Ямамото Дж., Нишияма И., Иноуэ М., Ёкояма Х. (сентябрь 2005 г.). «Оптическая изотропия и иризация в смектической «голубой фазе»". Nature . 437 (7058): 525–8. Bibcode :2005Natur.437..525Y. doi :10.1038/nature04034. PMID  16177785. S2CID  4432184.
42. Kikuchi H, Yokota M, Hisakado Y, Yang H, Kajiyama T (сентябрь 2002 г.). «Полимерно-стабилизированные жидкокристаллические синие фазы». Nature Materials . 1 (1): 64–8. Bibcode :2002NatMa...1...64K. doi :10.1038/nmat712. PMID  12618852. S2CID  31419926.
43. "Samsung разрабатывает первую в мире технологию 'Blue Phase' для достижения скорости передачи данных 240 Гц для высокоскоростного видео". Архивировано из оригинала 15 марта 2012 г. Получено 23 апреля 2009 г.
44. Otón E, Yoshida H, Morawiak P, Strzeżysz O, Kula P, Ozaki M, Piecek W (июнь 2020 г.). "Управление ориентацией идеальных фотонных кристаллов голубой фазы". Scientific Reports . 10 (1): 10148. Bibcode :2020NatSR..1010148O. doi :10.1038/s41598-020-67083-6. PMC 7311397 . PMID  32576875. 
45. Ван Л., Хуан Д., Лам Л., Ченг З. (2017). «Боулики: история, достижения и применение». Жидкие кристаллы сегодня . 26 (4): 85–111. doi : 10.1080/1358314X.2017.1398307 . S2CID  126256863.
46. Liang Q, Liu P, Liu C, Jian X, Hong D, Li Y (2005). «Синтез и свойства лиотропных жидкокристаллических сополиамидов, содержащих фрагменты фталазинона и эфирные связи». Polymer . 46 (16): 6258–6265. doi :10.1016/j.polymer.2005.05.059.
47. Martin JD, Keary CL, Thornton TA, Novotnak MP, Knutson JW, Folmer JC (апрель 2006 г.). «Металлотропные жидкие кристаллы, образованные путем поверхностно-активного темплатирования расплавленных галогенидов металлов». Nature Materials . 5 (4): 271–5. Bibcode :2006NatMa...5..271M. doi :10.1038/nmat1610. PMID  16547520. S2CID  35833273.
48. Tomczyk W, Marzec M, Juszyńska-Gałązka E, Węgłowska D (2017). «Мезоморфные и физико-химические свойства жидкокристаллической смеси, состоящей из хиральных молекул с перфторированными концевыми цепями». Журнал молекулярной структуры . 1130 : 503–510. Bibcode : 2017JMoSt1130..503T. doi : 10.1016/j.molstruc.2016.10.039.
49. Юшиньска-Галонзка Е, Галонзка М, Массальска-Ародзь М, Бонк А, Хлендовска К, Томчик В (декабрь 2014 г.). «Фазовое поведение и динамика жидкого кристалла 4'-бутил-4-(2-метилбутокси)азоксибензола (4ABO5 *)». Журнал физической химии Б. 118 (51): 14982–9. дои : 10.1021/jp510584w. ПМИД  25429851.
50. Темплер, Ричард; Седдон, Джон (18 мая 1991 г.). «Мир жидких кристаллов». New Scientist . Архивировано из оригинала 15 декабря 2023 г. Получено 15 декабря 2023 г. Вы можете быть удивлены, узнав, что клеточные мембраны представляют собой жидкие кристаллы. Фактически, первые зарегистрированные наблюдения жидкокристаллической фазы были связаны с миелином — материалом, покрывающим нервные волокна.
51. Wensink HH, Dunkel J, Heidenreich S, Drescher K, Goldstein RE, Löwen H , Yeomans JM (сентябрь 2012 г.). «Мезомасштабная турбулентность в живых жидкостях». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (36): 14308–13. Bibcode :2013PNAS..110.4488S. doi : 10.1073/pnas.1215368110 . PMC 3607014 . PMID  22908244. 
52. Saw TB, Doostmohammadi A, Nier V, Kocgozlu L, Thampi S, Toyama Y и др. (апрель 2017 г.). «Топологические дефекты эпителия управляют гибелью клеток и экструзией». Nature . 544 (7649): 212–216. Bibcode :2017Natur.544..212S. doi :10.1038/nature21718. PMC 5439518 . PMID  28406198. 
53. Зохер Х (1925). «Uber freiwillige Strukturbildung в Солене. (Eine neue Art anisotrop flqssiger Medien)». З. Анорг. Аллг. Хим . 147 :91. дои :10.1002/zaac.19251470111.
54. Дэвидсон П., Габриэль Дж. К. (2003). «Минеральные жидкие кристаллы, полученные путем самосборки анизотропных наносистем». Top Curr Chem . 226 : 119. doi : 10.1007/b10827.
55. Ленгмюр I (1938). «Роль сил притяжения и отталкивания в образовании тактоидов, тиксотропных гелей, кристаллов белков и коацерватов». J Chem Phys . 6 (12): 873. Bibcode :1938JChPh...6..873L. doi :10.1063/1.1750183.
56. Габриэль Дж. К., Санчес С., Дэвидсон П. (1996). «Наблюдение нематических жидкокристаллических текстур в водных гелях смектитовых глин». J. Phys. Chem . 100 (26): 11139. doi :10.1021/jp961088z.
57. Paineau E, Philippe AM, Antonova K, Bihannic I, Davidson P, Dozov I и др. (2013). «Жидкокристаллические свойства водных суспензий нанолистов натуральной глины». Liquid Crystals Reviews . 1 (2): 110. doi :10.1080/21680396.2013.842130. S2CID  136533412.
58. Buka A, Palffy-Muhoray P, Rácz Z (октябрь 1987 г.). «Вязкие пальцеобразные движения в жидких кристаллах». Physical Review A. 36 ( 8): 3984–3989. Bibcode : 1987PhRvA..36.3984B. doi : 10.1103/PhysRevA.36.3984. PMID  9899337.
59. Гонсалес-Синка Р., Рамирес-Писцина Л., Касадемунт Дж., Эрнандес-Мачадо А., Крамер Л., Катона Т.Т. и др. (1996). «Моделирование фазового поля и эксперименты по фасетному росту в жидких кристаллах». Физика Д. 99 (2–3): 359. Бибкод : 1996PhyD...99..359G. дои : 10.1016/S0167-2789(96)00162-5.
60. Гонсалес-Синка Р, Рамирес-Писцина Л, Касадемунт Дж, Эрнандес-Мачадо А, Тот-Катона Т, Бёрзёни Т, Бука А (1998). «Анизотропия теплодиффузии при росте дендритов: моделирование фазового поля и эксперименты в жидких кристаллах». Журнал роста кристаллов . 193 (4): 712. Бибкод : 1998JCrGr.193..712G. дои : 10.1016/S0022-0248(98)00505-3.
61. Чайкин, П. М.; Лубенский, Т. К. (1995). Принципы физики конденсированного состояния . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 168. ISBN 9780521794503.
62. Ghosh SK (1984). "Модель ориентационного порядка в жидких кристаллах". Il Nuovo Cimento D. 4 ( 3): 229. Bibcode :1984NCimD...4..229G. doi :10.1007/BF02453342. S2CID  121078315.
63. Онзагер Л. (1949). «Влияние формы на взаимодействие коллоидных частиц». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 51 (4): 627. Bibcode : 1949NYASA..51..627O. doi : 10.1111/j.1749-6632.1949.tb27296.x. S2CID  84562683.
64. Vroege GJ, Lekkerkerker HN (1992). «Фазовые переходы в лиотропных коллоидных и полимерных жидких кристаллах» (PDF) . Реп. прог. Физ . 55 (8): 1241. Бибкод : 1992РПФ...55.1241В. дои : 10.1088/0034-4885/55/8/003. hdl : 1874/22348. S2CID  250865818.
65. Майер В., Саупе А (1958). «Eine einfache moleculare theorie des Nematischen kristallinflussigen zustandes». З. Натурфорш. А (на немецком языке). 13 (7): 564. Бибкод : 1958ЗНатА..13..564М. дои : 10.1515/zna-1958-0716 . S2CID  93402217.
66. Майер В., Саупе А (1959). «Eine einfache молекулярно-статистическая теория нематической фазы потока кристаллов .1». З. Натурфорш. А (на немецком языке). 14 (10): 882. Бибкод : 1959ЗНатА..14..882М. дои : 10.1515/zna-1959-1005 . S2CID  201840526.
67. Майер В., Саупе А (1960). «Eine einfache молекулярно-статистическая теория нематической фазы потока кристаллов .2». З. Натурфорш. А (на немецком языке). 15 (4): 287. Бибкод : 1960ЗНатА..15..287М. дои : 10.1515/zna-1960-0401 . S2CID  97407506.
68. Ciferri A (1991). Жидкая кристалличность в полимерах: принципы и фундаментальные свойства . Weinheim: VCH Publishers. ISBN 3-527-27922-9.
69. Макмиллан В. (1971). «Простая молекулярная модель для смектической фазы А жидких кристаллов». Phys. Rev. A. 4 ( 3): 1238. Bibcode : 1971PhRvA...4.1238M. doi : 10.1103/PhysRevA.4.1238.
70. Лесли Ф. М. (1992). "Континуальная теория для нематических жидких кристаллов". Continuum Mechanics and Thermodynamics . 4 (3): 167. Bibcode : 1992CMT.....4..167L. doi : 10.1007/BF01130288. S2CID  120908851.
71. Watson MC, Brandt EG, Welch PM, Brown FL (июль 2012 г.). «Определение жесткости изгиба биомембраны с помощью моделирования умеренного размера». Physical Review Letters . 109 (2): 028102. Bibcode : 2012PhRvL.109b8102W. doi : 10.1103/PhysRevLett.109.028102 . PMID  23030207.
72. Takezoe H (2014). «Исторический обзор полярных жидких кристаллов». Сегнетоэлектрики . 468 (1): 1–17. Bibcode : 2014Fer...468....1T. doi : 10.1080/00150193.2014.932653. S2CID  120165343.
73. Освальд П., Пьерански П. (2005). Нематические и холестерические жидкие кристаллы: концепции и физические свойства, проиллюстрированные экспериментами. CRC Press. ISBN 9780415321402. Архивировано из оригинала 15 мая 2019 г. . Получено 15 мая 2019 г. .
74. Barboza R, Bortolozzo U, Assanto G, Vidal-Henriquez E, Clerc MG, Residori S (октябрь 2012 г.). "Вихревая индукция посредством взаимодействия света и материи, стабилизированного анизотропией". Physical Review Letters . 109 (14): 143901. Bibcode : 2012PhRvL.109n3901B. doi : 10.1103/PhysRevLett.109.143901. hdl : 10533/136047. PMID  23083241.
75. Kazem-Rostami M (2017). "фотопереключаемая конструкция жидкого кристалла". Синтез . 49 (6): 1214–1222. doi :10.1055/s-0036-1588913. S2CID  99913657.
76. Фудзикаке Х., Такизава К., Айда Т., Негиши Т., Кобаяши М. (1998). «Система видеокамеры с использованием жидкокристаллического поляризационного фильтра для уменьшения отраженного света». Труды IEEE по вещанию . 44 (4): 419. doi :10.1109/11.735903.
77. Achard MF, Bedel JP, Marcerou JP, Nguyen HT, Rouillon JC (февраль 2003 г.). «Переключение мезофаз банановых жидких кристаллов под действием поля». The European Physical Journal E . 10 (2): 129–34. Bibcode :2003EPJE...10..129A. doi :10.1140/epje/e2003-00016-y. PMID  15011066. S2CID  35942754.
78. Baus M, Colot JL (ноябрь 1989). «Сегнетоэлектрические нематические жидкокристаллические фазы дипольных жестких эллипсоидов». Physical Review A. 40 ( 9): 5444–5446. Bibcode : 1989PhRvA..40.5444B. doi : 10.1103/PhysRevA.40.5444. PMID  9902823. Архивировано из оригинала 27 апреля 2021 г. Получено 4 марта 2021 г.
79. Uehara H, Hatano J (2002). "Диаграммы фаз давление-температура сегнетоэлектрических жидких кристаллов". J. Phys. Soc. Jpn . 71 (2): 509. Bibcode :2002JPSJ...71..509U. doi :10.1143/JPSJ.71.509.
80. Alkeskjold TT, Scolari L, Noordegraaf D, Lægsgaard J, Weirich J, Wei L, Tartarini G, Bassi P, Gauza S, Wu ST, Bjarklev A (2007). «Интеграция оптических устройств на основе жидких кристаллов в фотонные кристаллы». Оптическая и квантовая электроника . 39 (12–13): 1009. doi :10.1007/s11082-007-9139-8. S2CID  54208691.
81. Ciofani G, Menciassi A (2012). Пьезоэлектрические наноматериалы для биомедицинских приложений. Springer Science & Business Media. ISBN 9783642280443.
82. AD Chandra & A. Banerjee (2020). «Быстрая фазовая калибровка пространственного модулятора света с использованием новых фазовых масок и оптимизация его эффективности с использованием итерационного алгоритма». Journal of Modern Optics . 67 (7). Journal of Modern Optics, том 67, выпуск 7, 18 мая 2020 г.: 628–637. arXiv : 1811.03297 . Bibcode :2020JMOp...67..628C. doi :10.1080/09500340.2020.1760954. S2CID  219646821. Архивировано из оригинала 10 апреля 2022 г. Получено 7 января 2021 г.
83. US 4738549, Plimpton RG, "Термометр для бассейна", выдан 1988-04-19 
84. "Методы обнаружения горячих точек для микросхем". accelerationdanalysis.com . Архивировано из оригинала 11 февраля 2009 г. Получено 5 мая 2009 г.
85. Сато С (1979). «Жидкокристаллические линзы-ячейки с переменным фокусным расстоянием». Японский журнал прикладной физики . 18 (9): 1679–1684. Bibcode : 1979JaJAP..18.1679S. doi : 10.1143/JJAP.18.1679. S2CID  119784753.
86. Lin YH, Wang YJ, Reshetnyak V (2017). «Жидкокристаллические линзы с настраиваемым фокусным расстоянием». Liquid Crystals Reviews . 5 (2): 111–143. doi :10.1080/21680396.2018.1440256. S2CID  139938136.
87. Ван, Ю-Джен; Линь, И-Синь; Чакмакчи, Озан; Решетняк, Виктор (2020). «Фазовые модуляторы с возможностью настройки волновых фронтов и оптических осей, возникающие из-за анизотропных молекулярных наклонов под симметричным электрическим полем II: Эксперименты». Optics Express . 28 (6): 8985–9001. Bibcode : 2020OExpr..28.8985W. doi : 10.1364/OE.389647 . PMID  32225513. S2CID  214734642.
88. Долгалева К, Вэй СК, Лукишова СГ, Чен Ш, Шверц К, Бойд РВ (2008). «Улучшенные лазерные характеристики холестерических жидких кристаллов, легированных олигофлуореновым красителем». Журнал оптического общества Америки . 25 (9): 1496–1504. Bibcode : 2008JOSAB..25.1496D. doi : 10.1364/JOSAB.25.001496.
89. Luzzati V, Mustacchi H, Skoulios A (1957). "Структура жидкокристаллических фаз системы мыло–вода: среднее мыло и чистое мыло". Nature . 180 (4586): 600. Bibcode :1957Natur.180..600L. doi :10.1038/180600a0. S2CID  4163714.
90. Silva MC, Sotomayor J, Figueirinhas J (сентябрь 2015 г.). «Влияние добавки на эффект постоянной памяти полимерных дисперсных жидкокристаллических пленок». Журнал химической технологии и биотехнологии . 90 (9): 1565–9. doi :10.1002/jctb.4677.
91. da Silva MC, Figueirinhas JL, Sotomayor JC (январь 2016 г.). «Улучшение эффекта постоянной памяти в пленках PDLC с использованием TX-100 в качестве добавки». Liquid Crystals . 43 (1): 124–30. doi :10.1080/02678292.2015.1061713. S2CID  101996816.
92. Padavic-Callaghan, Karmela (19 августа 2022 г.). «Компьютер, сделанный из жидких кристаллов, будет рябить от вычислений». Science Advances . 8 (33). New Scientist : eabp8371. doi :10.1126/sciadv.abp8371. hdl :1721.1/145669. PMC 9390992 . PMID  35984880. Архивировано из оригинала 24 августа 2022 г. . Получено 24 августа 2022 г. . 
93. «Исследователи утверждают, что рябь и несовершенства в жидких кристаллах, подобные тем, что встречаются в ЖК-телевизорах, могут быть использованы для создания нового типа компьютера». Инженерное дело и технологии . 22 августа 2022 г. Архивировано из оригинала 26 августа 2022 г. Получено 24 августа 2022 г.

Внешние ссылки

• "История и свойства жидких кристаллов". Nobelprize.org. Архивировано из оригинала 30 августа 2009 г. Получено 6 июня 2009 г.
• Определения основных терминов, относящихся к жидким кристаллам с низкой молярной массой и полимерным жидким кристаллам (Рекомендации ИЮПАК 2001 г.) Архивировано 3 октября 2009 г. на Wayback Machine
• Доступное введение в жидкие кристаллы от Университета Кейс Вестерн Резерв
• Учебник по физике жидких кристаллов. Архивировано 5 августа 2007 г. на Wayback Machine из Liquid Crystals Group, University of Colorado.
• Группа жидких кристаллов и фотоники – Гентский университет (Бельгия) Архивировано 13 июня 2007 г. на Wayback Machine , хорошее руководство
• Моделирование распространения света в жидких кристаллах ^{[ постоянная мертвая ссылка ]} , бесплатная программа
• Liquid Crystals Interactive Online Архивировано 18 марта 2021 г. на Wayback Machine
• Институт жидких кристаллов Архивировано 20 сентября 2017 г. в Wayback Machine Университета штата Кент
• Жидкие кристаллы Архивировано 22 января 2004 г. в Wayback Machine , журнал Тейлора и Фрэнсиса
• Молекулярные кристаллы и жидкие кристаллы журнал Тейлора и Фрэнсиса
• Методы обнаружения горячих точек для ИС
• Что такое жидкие кристаллы? от Чалмерского технологического университета, Швеция
• Прогресс в области химии жидких кристаллов Архивировано 16 июня 2010 г. в тематической серии Wayback Machine в журнале открытого доступа Beilstein Journal of Organic Chemistry
• Пакет учебных материалов DoITPoMS - "Жидкие кристаллы" Архивировано 4 августа 2010 г. на Wayback Machine
• Жидкий кристалл Bowlic Архивировано 18 мая 2015 г. в Wayback Machine из Университета штата Сан-Хосе
• Фазовая калибровка пространственного модулятора света Архивировано 29 октября 2021 г. на Wayback Machine