Институт экономики, управления и права (г. Казань)

Экономический факультет

1 курс заочного отделения

экономического факультета

гр. 191ду

Реферат

по дисциплине «Концепция современного естествознания»

тема «Жидкие кристаллы и их применение»

за 1 семестр 2009/2010 уч. года

Казань, 2009

Содержание

Введение

1. История открытия жидких кристаллов

2. Основные типы жидких кристаллов

2.1 Смектические жидкие кристаллы

2.2 Нематические жидкие кристаллы

2.3 Холестерические жидкие кристаллы

2.4 Лиотропные жидкие кристаллы

3. Тепловые свойства

4. Оптические свойства

5. Электрические свойства

6. Магнитные свойства

7. Практическое применение жидких кристаллов

Заключение

Литература

Введение

Жидкие кристаллы необычайно интересны и удивительны. Наука о жидких кристаллах - одна из самых молодых областей науки, в то же время она много успела дать людям. Действительно, только в последние десятилетия, когда выяснились огромные практические возможности использования жидких кристаллов, они оказались в центре внимания. О них стали много говорить и писать, специалисты пророчат им большое будущее в науке.

До того же они интересовали лишь представителей науки о кристаллах - кристаллографов, которые видели и видят в жидких кристаллах промежуточную фазу между твёрдым кристаллом и жидкостью, сочетающее в себе свойства как того, так и другого. Сегодня известно несколько десятков тысяч органических веществ, которые могут находиться в таком состоянии, и список этих веществ продолжает расти.

1. История открытия жидких кристаллов

Открыты жидкие кристаллы были ещё в XIX веке.

В 1888 г. австрийский ботаник Фридрих Рейнитцер (1857-1927) обнаружил у синтезированного им нового органического вещества - холестерилбензоата весьма необыкновенные свойства при плавлении холестерилбензоата между твёрдой фазой и обычным расплавом возникает некая новая мутная фаза, окраска которой зависит от температуры и исчезает при переходе в обычный расплав, но иногда сохраняется в твёрдой фазе при быстром её переохлаждении.

Дальнейшим исследованием препаратов Рейнитцера занялся немецкий учёный-экспериментатор Отто Леман (1855-1922). Он первым стал изучать поведение кристаллов и их расплавов в электрических полях. Леман создал не только отличные приборы для кристаллооптических исследований, но и разработал методику работы с ними при изучении плавления, кристаллизации, фазовых превращений полиморфизма и изоморфизма. Наблюдения и исследования Лемана легли в основу физики жидких кристаллов. В 1904 г. Леман издаёт книгу “ Жидкие кристаллы ”, где в полном виде были собраны все экспериментальные доказательства реальности жидких кристаллов.

Французский учёный Жорж Фридель (1865-1933) предложил первую классификацию жидких кристаллов, а также предложил заменить термин “жидкие кристаллы” другим термином - “мезоморфные” вещества.

Значительный вклад в науку о жидких кристаллах внёс русский учёный В. К. Фредерикс (1885-1943). Фредерикс и его школа проделали огромное число экспериментов с жидкими кристаллами. Фредерикс впервые обратил внимание на оптический эффект нематика. Как и в кристалле, в нематике есть оптическая ось. Но, в отличие от твердого кристалла, в жидком кристалле этой осью легко управлять с помощью самых разных воздействий, в том числе и электрическими полями.

Эффект изменения направления оси в нематике под действием поля называется сейчас эффектом Фредерикса.

Ученики Фредерикса обращают внимание на главный факт существования у жидких кристаллов упругих деформаций, поняв который, можно будет судить о природе сил, удерживающих молекулы в жидком кристалле.

2. Основные типы жидких кристаллов

Жидкокристаллическим называется такое состояние вещества, которое обладает структурными свойствами, промежуточными между свойствами твёрдого кристалла и жидкости.

Как жидкости, они состоят из молекул анизотропной формы, сохраняющих определённый порядок в своём расположении относительно друг друга.

Как твердые кристаллы, жидкие имеют особое направление, вдоль которого ориентируются длинные оси молекул или плоскости молекул. При этом центры масс молекул не образуют правильную (кристаллическую) решётку, а располагаются хаотично в пространстве и могут в нём свободно перемещаться.

Различают три основных типа жидких кристаллов: смектические, нематически и холестерические.

2.1 Смектические жидкие кристаллы

В смектическом жидком кристалле молекулы расположены слоями, которые могут легко скользить один по другому, обусловливая текучесть жидкого кристалла. Слои расположены периодично друг относительно друга. Внутри слоёв, в боковых направлениях, строгая периодичность в расположении молекул отсутствует.

В зависимости от характера упаковки молекул в слоях и наклона их длинных осей относительно смектических плоскостей можно говорить о существовании той или иной полиморфной модификации смектического жидкого кристалла. В настоящее время обнаружено восемь полиморфных смектических модификаций.

Текстура слоя смектического жидкого кристалла образована отдельными доменами - областями с определённой ориентацией молекул.

Из многих любопытных особенностей строения смектических жидких кристаллов отмечают ещё одну, которая наиболее ярко показывает их плоскостное строение, - образование ступенчатых капель. Если поместить немного вещества на очень чистую и ровную поверхность и нагреть, то смектическая фаза вещества проявится в виде ступенчатых плоских капель. Их появление является следствием слоистости смектического жидкого кристалла.