В химии и химической физике мезофаза или мезоморфная фаза — это фаза вещества, промежуточная между твердым телом и жидкостью . Желатин является распространенным примером частично упорядоченной структуры в мезофазе. Кроме того, примерами мезофаз являются биологические структуры, такие как липидные бислои клеточных мембран . Мезофазы с дальним позиционным порядком, но без ориентационного порядка, представляют собой пластические кристаллы , тогда как мезофазы с дальним позиционным порядком, но только частичным или отсутствующим позиционным порядком, являются жидкими кристаллами . [1] [2]
Жорж Фридель (1922) обратил внимание на «мезоморфные состояния вещества» [3] в своей научной оценке наблюдений так называемых жидких кристаллов . Обычно кристалл является твердым, а кристаллизация превращает жидкость в твердое вещество. Оксюморон жидкого кристалла разрешается с помощью понятия мезофаз. Наблюдения показали, что оптическая ось сохраняется в материалах, которые были расплавлены и начали течь . Термин «жидкий кристалл» сохранился в разговорной речи , но использование этого термина подверглось критике в 1993 году: в «Физике жидких кристаллов» [4] мезофазы вводятся с самого начала:
Далее: «Классификация мезофаз (впервые четко изложенная Г. Фриделем в 1922 г.) по существу основана на симметрии». [4] : 10
Молекулы, демонстрирующие мезофазы, называются мезогенами .
В технологии молекулы, оптическая ось которых подвергается манипуляциям во время мезофазы, стали коммерческими продуктами, поскольку их можно использовать для производства устройств отображения , известных как жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи). Восприимчивость оптической оси, называемой директором , к электрическому или магнитному полю создает потенциал для оптического переключателя, который затемняет свет или пропускает его. Используемые методы включают переход Фредерикса , эффект скрученного нематического поля и эффект переключения в плоскости . Начиная с первых жидкокристаллических дисплеев, покупательская публика приняла маломощный оптический переключатель мезофаз с директором.
Рассмотрим твердое тело, состоящее из одной молекулы и подверженное плавлению . В конечном итоге он переходит в изотропное состояние, классически называемое жидкостью. Мезофазы возникают раньше, когда еще сохраняется промежуточное состояние порядка , как в нематической , смектической и столбчатой фазах жидких кристаллов. Таким образом, мезофазы проявляют анизотропию . ЖК-устройства работают как оптический переключатель, который включается и выключается электрическим полем , приложенным к мезогену с директором. Реакция директора на поле выражается параметрами вязкости , как в теории Эриксена-Лесли в механике сплошных сред , разработанной Джеральдом Эриксеном и Фрэнком Мэтьюзом Лесли . ЖК-устройства работают только до температуры перехода, когда мезофаза переходит в изотропную жидкую фазу в так называемой точке просветления . [5]
Мезофазные явления важны во многих научных областях. Издательские подразделения профессиональных обществ по мере необходимости выпускают научные журналы. Например, у Американского химического общества есть и «Макромолекулы », и « Лэнгмюр» , в то время как у Королевского химического общества есть «Мягкая материя» , у Американского физического общества есть «Физический обзор E» , а у «Эльзевира» есть «Достижения в области коллоидной науки и науки о интерфейсах ».