🗊Презентация Жидкие кристаллы

Жидкие кристаллы Выполнила : Шакумова Анель

Жи́дкие криста́ллы (сокращённо ЖК; англ. liquid crystals, LC) — это фазовое состояние, в которое переходят некоторые вещества при определенных условиях (температура, давление, концентрация в растворе).

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. 

Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности.

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.

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.

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.

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.

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

 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. 

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.

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

        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 

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. 

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.

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.

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

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.

Жидкие кристаллы ещё далеко не познаны. Сегодня мало изученным является вопрос об истинной роли жидкокристаллического состояния в жизнедеятельности биологических систем. Немалые успехи достигнуты в создании полимерных жидких кристаллов, однако остаётся насущным совершенствование технологии их производства. Актуальным является вопрос о взаимодействии жидких кристаллов с кристаллическими, аморфными и полимерными поверхностями, так как от их решения во многом зависит качество всех современных приборов и устройств, где требуется почти идеальная ориентация молекул.