Слайд 2
Жи́дкие криста́ллы (сокращённо ЖК; англ. liquid crystals, LC) — это фазовое состояние, в
которое переходят некоторые вещества при определенных условиях (температура, давление,
концентрация в растворе).
Слайд 3
Жидкие кристаллы обладают одновременно свойствами как жидкостей (текучесть),
так и кристаллов (анизотропия). По структуре ЖК представляют собой
вязкие жидкости, состоящие из молекул вытянутой или дискообразной формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости.
Слайд 4
Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять
ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности
для применения их в промышленности.
Слайд 5
Жидкие кристаллы открыл в 1888 году австрийский ботаник Ф. Рейнитцер .
Он обратил внимание, что у кристаллов холестерилбензоата и холестерилацетатабыло две точки плавления
и, соответственно, два разных жидких состояния — мутное и прозрачное. Однако учёные не обратили особого внимания на необычные свойства этих жидкостей.
Слайд 6
Долгое время физики и химики в принципе не
признавали жидких кристаллов, потому что их существование разрушало теорию
о трёх состояниях вещества: твёрдом, жидком и газообразном. Учёные относили жидкие кристаллы то к коллоидным растворам, то к эмульсиям.
Слайд 7
Научное доказательство было предоставлено профессором университета Карлсруэ Отто Леманомпосле многолетних
исследований, но даже после появления в 1904 году написанной им книги
«Жидкие кристаллы» открытию не нашлось применения.
Слайд 8
В 1963 г. американец Дж. Фергюсон (англ. James Fergason) использовал важнейшее
свойство жидких кристаллов — изменять цвет под воздействием температуры — для
обнаружения невидимых простым глазом тепловых полей. После того, как ему выдали патент на изобретение (U.S. Patent 3 114 836), интерес к жидким кристаллам резко возрос.
Слайд 10
Одно из важных направлений использования жидких кристаллов — термография.
Подбирая состав
жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных
конструкций. Например, жидкие кристаллы в виде плёнки наносят на транзисторы, интегральные схемы и печатные платы электронных схем. Неисправные элементы — сильно нагретые или холодные, неработающие — сразу заметны по ярким цветовым пятнам. Новые возможности получили врачи: жидкокристаллический индикатор на коже больного быстро диагностирует скрытое воспаление и даже опухоль
Слайд 11
Но самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ — информационная
техника: от первых индикаторов, знакомых всем по электронным часам, до
цветных телевизоров с жидкокристаллическим экраном размером с почтовую открытку.
Слайд 12
С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары́ вредных химических
соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовоеизлучения. На основе
жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы ультразвука.
Слайд 13
М. Г. Томилин предложил использовать жидкие кристаллы в
двухступенчатых фотографических технологиях, для сохранения изображений, регистрация внешних воздействий
при этом происходит в мезофазе, а хранение — в твердокристаллическом состоянии
Слайд 14
В настоящее время активные исследовательские работы в области
полимерных жидких кристаллов ведутся преимущественно в двух направлениях. Первая
проблема – это проблема создания новых фотоуправляемых полимерных материалов на основе фотохромных ЖК-систем. Схематическое изображение гребнеобразной макромолекулы, содержащей фотохромные и мезогенные группы, связанных с основной цепью с помощью метиленовых развязок
Слайд 15
Вторая проблема – это проблема синтеза и изучения
фазового поведения сверхразветвленных регулярных структур с каскадным молекулярным строением
– дендримеров, имеющих в своем составе концевые мезогенные группы, отвечающие за реализацию ЖК состояния.
Слайд 16
Актуальность данных исследований обусловлена уникальным строением и свойствами
ЖК-дендримеров по сравнению с достаточно хорошо изученными ЖК-полимерами. Интересна и
возможность широкого практического применения ЖК-дендримеров в качестве селективных катализаторов, молекулярных мембран, контейнеров для переноса лекарственных препаратов.
Слайд 17
Существует хорошая, чёткая теория только самого простого типа
жидкокристаллического состояния. А жидкокристаллических фаз множество: несколько десятков. Существует
проблема связи структура-свойство. Химики ищут "чёткие представления о том, как химическая структура влияет на свойства конечного вещества" Также не понятно, почему нагретые ЖК, находящиеся в воде, самоорганизовываются в упорядоченные нанодомены при охлаждении воды.
Слайд 18
Перспективы в будущем
Жидкие кристаллы оказались очень чувствительными к
ультразвуку, что позволяет исследовать внутренние органы человека без рентгена,
т.е. без ионизирующих лучей, которые сами по себе опасны для здоровья человека.
Открытие может привести к созданию недорогих, портативных альтернатив для существующих детекторов ДНК
Возможность записи-хранения оптической информации в качестве альтернативы дискам
Слайд 19
Перспективы в будущем
Управляемые оптические транспаранты. Возникла идея создания
проекционных устройств на жидких кристаллах, в которых изображение, полученное
на жидкокристаллическом экране малого размера могло бы быть спроектировано в увеличенном виде на обычный экран, подобно тому, как это происходит в кинотеатре с кадрами кинопленки. Оказалось, что такие устройства могут быть реализованы на жидких кристаллах, если использовать сэндвичевые структуры, в которые наряду со слоем жидкого кристалла входит слой фотополупроводника. Причем запись изображения в жидком кристалле, осуществляемая с помощью фотополупроводника, производится лучом света.