sıvı kristaller

Sıvı kristallerin özellikleri

Katılar ve sıvılar arasındaki ara durumlar – mezofazlar – sıvı kristaller olarak adlandırılır. Parçacıkları uzun veya disk şeklinde bir forma sahiptir. Sıvı kristaller, 1888’de Alman botanikçi F. Reinitzier tarafından keşfedildi. Kolesterol benzoat denen bir bileşik üzerinde çalışıyordu. Bu maddeyi ısıtırken katı kristallerin bulanık bir sıvıya geçişini gözlemledi. Sıcaklıkta daha fazla artış, berrak bir sıvı ile sonuçlandı. Reinitzier ve diğer araştırmacılar tarafından yapılan sonraki araştırmalar, ortaya çıkan geçiş durumunun, yani sıvı kristallerin özelliklerine odaklandı. Sıvı kristaller, moleküllerinin düzenlenmesi nedeniyle aşağıdakilere ayrılır:

• Smektik fazlar, S – molekülleri ardışık katmanlar halinde düzenlenir. Eksenleri birbirine paraleldir.
• Kolesterik fazlar, D – smektik faza benzer şekilde, eksenler birbirine paraleldir. Parçacıklar sütunlar halinde düzenlenmiştir.
• Nematik fazlar, N – serbestçe hareket eden moleküller, kendilerini uzayda belirli yönlerde hizalarlar. Nematik durumunda, ağırlık merkezleri sıralı değildir.

Sıvı kristaller, hem sıvıların (akma yeteneği) hem de katıların (yapının organizasyonu) özelliklerini birleştirir. Bu durum, belirli bir madde durumunda, yalnızca belirli bir sıcaklık aralığında korunur. Elektrik akımı veya sıcaklıktaki küçük bir değişikliğin bile etkisi altında yapıları değişir. Sıvı kristal fazlar çok iyi optik özelliklere sahiptir. Doğrusal ve dairesel dikroizm sergilerler.

Sıvı kristal elde etme yöntemleri

Sıvı kristal fazlar, yalnızca molekülleri doğru yapıya sahip maddeler için mümkündür – güçlü bir anizotropik şekil, amfifiliklik. Tek ve çok bileşenli sistemlerde oluşturulurlar. Sıvı kristallerin elde edilmesini belirleyen ana faktör, sıcaklıktaki kademeli bir değişimdir. Birbiri ardına gelen fazların sıralamasında büyük etkisi vardır. Bu dizi şu şekilde sunulabilir: kristal – smektik – nematik – kolesterik – izotropik sıvı. Sıvı kristal elde etmenin bir yolu, belirli bir maddenin katı kristal formunu ısıtmaktır. Ortaya çıkan kristallere termotropik mezofaz denir. Sıcaklığın arttırılması katı maddeyi hemen eritmez, kristal halini sıvı kristal forma dönüştürür. Daha fazla ısıtma bir sıvıya yol açacaktır. Diğer bir yol ise sıvı kristal fazlarda var olduğu bilinen molekülleri uygun bir çözücü içinde çözmektir. Bu tür kristallere liyotropik mezofaz denir.

Sıvı kristallerin kullanımı

Kuşkusuz, sıvı kristaller en çok ekranlarla ilişkilendirilir. LCD (sıvı kristal ekranlar) optik çift kırılma olgusunu kullanır. Sıvı kristallerin gömüldüğü hücreler elektrotlarla bağlanır. Ortaya çıkan voltajın kontrol edilmesi, ışığı kıran etkiyi elde etmek için moleküllerin düzenlenmesini sağlar. Sıvı kristallerin boyalarla karıştırılması (moleküllerin yönüne bağlı olarak) farklı dalga boylarındaki ışığın emilmesini sağlar ve renkli bir görüntü elde etmek mümkün hale gelir. Katot ışın tüpü modelleriyle karşılaştırıldığında, bir LCD ekran yalnızca gerçek çözünürlükte maksimum çözünürlükte çalışabilir. Bu, sabit sayıda piksel tarafından zorlanır. Ayrıca, daha düşük yenileme hızı nedeniyle titreme etkisine sahip değillerdir. Likit kristal ekranların şüphesiz avantajları arasında daha düşük güç tüketimi, daha zayıf bir manyetik alan üretimi ve görme üzerinde daha az zararlı etkiler yer alır. LCD ekranlar aynı zamanda havacılık aletlerinde, hesap makinelerinde ve elektronik saatlerde de kullanılmaktadır. Sıvı kristallerin diğer kullanımları:

• Boyalara ve emülsiyonlara katkı maddesi olarak, sıcaklığın etkisi altında renk değiştirme yeteneği gösterirler (renkli araba camları, banyo sırasında renk değiştiren oyuncaklar).
• Sıvı kristalli kremler popülerlik kazanıyor. Epidermisten su kaybını önlerler.
• Bazı termometrelerde sıvı kristaller kullanılır. Sıcaklığa bağlı olarak yansıyan ışığın renginin değişmesini kullanırlar. Sıcaklık dedektörlerinde de benzer bir özellik kullanılmaktadır.
• İlginç bir çözüm, sıvı kristallerin mantık kapıları olarak kullanılmasıdır. Doğrusal olmayan fenomenlerin kullanıldığı optoelektronikte uygulanırlar.