液晶

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液体晶体(LC)是一种物质状态,其性质介于常规液体和固体晶体之间。例如,液晶可能像液体一样流动,但它的分子可能以类似晶体的方式定向。LC固定相有多种类型,可以通过它们的光学特性(例如纹理)来区分。对比纹理的产生是由于材料的一个区域(域)内的分子以相同的方向取向但不同的区域具有不同的取向。LC材料可能并不总是处于LC物质状态(就像水可能是冰或水蒸气一样)。 液体可分为3种主要类型: 热致性, 溶致性...
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液晶

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液体晶体(LC)是一种物质状态,其性质介于常规液体和固体晶体之间。 例如,液晶可能像液体一样流动,但它的分子可能以类似晶体的方式定向。 LC 固定相有多种类型,可以通过它们的光学特性(例如纹理)来区分。 对比纹理的产生是由于材料的一个区域(域)内的分子以相同的方向取向但不同的区域具有不同的取向。 LC 材料可能并不总是处于 LC 物质状态(就像水可能是冰或水蒸气一样)。

液体可分为3种主要类型:

  • 热致性,
  • 溶致性,和
  • 金属变性。

热致和溶致液晶主要由有机分子组成,尽管也有一些矿物分子。 随着温度的变化,热致液晶显示出向液晶相的相变。 溶致液晶显示相变是温度和溶剂(通常是水)中分子浓度的函数。 金属致变液晶由有机分子和无机分子组成; 它们的 LC 跃迁还取决于无机-有机组成比。

LC 的例子存在于自然界和技术应用中。 溶致液晶在生命系统中比比皆是; 许多蛋白质细胞膜都是LC,还有烟草花叶病毒。 矿物界的 LC 包括肥皂和各种相关洗涤剂溶液,以及一些粘土。 广泛使用的液晶显示器 (LCD) 使用液晶。

历史

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1888 年,在 Karl-Ferdinands-Universität 工作的奥地利植物生理学家 Friedrich Reinitzer 研究了胆固醇的各种衍生物物理化学特性,这些衍生物现在属于胆甾型液晶。 此前,其他研究人员在将胆固醇衍生物冷却到刚好高于冰点时观察到明显的颜色效果,但并未将其与新现象联系起来。 Reinitzer 认为衍生物胆甾醇苯甲酸酯的颜色变化并不是最奇特的特征

发现胆甾醇苯甲酸酯不像其他化合物那样熔化,而是具有两个熔点。 在 145.5 °C (293.9 °F) 时,它熔化成浑浊液体,在 178.5 °C (353.3 °F) 时,它再次熔化,浑浊液体变得清澈。 该现象是可逆的。 为了寻求物理学家的帮助,他于 1888 年 3 月 14 日写信给当时在亚琛担任私人讲师的奥托·莱曼 (Otto Lehmann)。 他们交换了信件和样品。 莱曼检查了中间混浊的液体,并报告说看到了微晶。 Reinitzer 的维也纳同事 von Zepharovich 也指出中间流体结晶的。 与莱曼的信件往来于 4 月 24 日结束,许多问题没有得到答复。 1888 年 5 月 3 日,雷尼策在维也纳化学学会的一次会议上展示了他的成果,并向莱曼和冯·泽法罗维奇表示感谢。

那时,Reinitzer 已经发现并描述了胆甾型液晶(奥托莱曼于 1904 年创造的名称)的三个重要特征:两个熔点的存在、圆偏振光的反射以及偏振方向旋转的能力 光。

在他的偶然发现之后,Reinitzer 没有继续研究液晶。 Lehmann 继续进行这项研究,他意识到自己遇到了一种新现象,并且能够对其进行调查:在博士后期间,他获得了晶体学显微镜学方面的专业知识。 Lehmann 开始系统地研究,首先是胆甾醇苯甲酸酯,然后是表现出双熔现象的相关化合物。 他能够在偏振光下进行观察,并且他的显微镜配备了热台(配备加热器的样品架),可以进行高温观察。 中间的浑浊相显然持续流动,但其他特征,尤其是显微镜下的特征,让莱曼确信他正在处理固体。 到 1889 年 8 月底,他在 Zeitschrift für Physikalische Chemie 上发表了他的结果。

晶体

德国化学家 Daniel Vorländer 继续并显着扩展了 Lehmann 的工作,从 20 世纪初到 1935 年退休,他合成了大部分已知的液晶。 然而,液晶在科学家中并不流行,这种材料在大约 80 年的时间里一直是纯粹的科学好奇心。

第二次世界大战后,欧洲的大学研究实验室重新开始了液晶合成工作。 著名的液晶研究者乔治·威廉·格雷 (George William Gray) 于 20 世纪 40 年代后期在英国开始研究这些材料。

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