Рідкі кристали

Структура, відповідна рідким кристалам, виникає в органічних речовинах, молекули яких мають нитковидну витягнуту форму або ж форму пласких пластин. Структурні властивості р.к. є проміжними властивостями твердого кристала й рідини. У твердому кристалі спостерігається далекий порядок по всіх трьох напрямках. У звичайних рідинах далекий порядок відсутній, а в рідких кристалах має місце одноосьовий далекий порядок. Розрізняють два основних типи рідких кристалів: «нематичний» і «смектичний». Під мікроскопом у препаратах речовин, що перебувають у нематичному стані, видно тонкі рухливі нитки. У нематичних кристалах упорядкованість орієнтації полягає в тому, що в певному обсязі, що відповідає одному «кристалічному зерну», поздовжні осі всіх молекул паралельні.

На мал. (а) видно, що поздовжні осі всіх молекул розташовані вертикально, а будь-який інший далекий порядок у розташуванні молекул відсутній. Ще більш своєрідна структура смектичних рідких кристалів, виявлених у багатьох речовин. У них молекули розташовані шарами. Молекули мила мають форму палички (довжиною 30-40Н поперечні - 4А) має властивості ел. диполя. Той кінець молекули, на якому проявляється негативний заряд, тяжіє до молекул води. Мильний розчин у воді складається з великої кількості подвійних шарів молекул мила, розділених шаром води. Вода має 72 дип/см= α. У мильної води α =40 дин/см. Рідкі кристали володіють: в'язкістю, поверхневим натягом, електропровідністю, магнітними й діелектричними властивостями, показ- ником переломлення.

У рідких кристалів є важлива якість: їхні влас- тивості різко змінюються при незначній зміні зовнішніх умов (температура, довжина хвилі світла, електричне й магнітне поле). На осі рідких кристалів розроблений перетворювач інфрачервоного зображення у видиме. Основним елементом цього перетворювача є плівки рідких кристалів, нанесені на тонку чорну мембрану. Мембрана поглинає інфрачервоне випромінювання й передає тепло рідкому кристалу. Кольори рідкокристалічної плівки (у відбитому світлі) залежить від температури, тому при висвітленні плівки білим світлом виходить видиме зображення ділянок плівки, опроміненої інфрачервоним світлом. Простота й мала вартість у порівняння з дорогими електронно-оптичними перетворювачами.

При випромінюванні ЯМР виходить більш чітка картина ЯМР- спектра, якщо як розчинники використати нематичні рідкі кристали. Велике значення рідких кристалів у біології й медицині. Рідкі кристали відіграють величезну роль у процесах обміну живих організмів. При деяких захворюваннях вміст рідких кристалів в організмі різко підвищується. Мозок являє собою складну рідкокристалічну структуру.

Анізотропія кристалів. Щільність та питома теплоємність не залежать від напрямку усередині твердого тіла. Механічні властивості, коефіцієнт теплопровідності, питомий опір - залежить.

Ізотропність - незалежність фізичних властивостей від напрямку. Якщо в орієнтації кристала зерен спостерігається впорядкованість (при прокатці, протяганні, волочінні), то матеріал текстурований.

При повільному охолодженні розплаву можна одержати крупні зерна, які видні неозброєним оком.

На основі рідких кристалів виготовляють медичні термометри, датчики температури для контролю перегріву вузлів і деталей, перетворювачі інфрачервоного випромінювання у видиме світло. В останньому випадку, пог- линання інфрачервоного випромінювання натрієвого рідкого кристала відбу- вається так, що змінюється фарбування відбитого світла (довжина хвилі)