Dorina Mihaela DolhaMaster Didactic Științe, an II

Cristalele lichide reprezintă o stare intremediară între solidul cristalin și lichid ,

caracteristică numai anumitor materiale organice.

În acestea , materialul are proprietati specifice , între acelea de lichid și cele ale solidului

cristalin.

Stare solidăStare lichidă

Fază solid cristalină Fază lichid cristalină Fază lichidă

Deşi primele observaţii ale comportamentului de cristal lichid au fost făcute în anii

1850 de către biologii Virchow, Mettenheimer şi Valentin cu ocazia studierii în lumină

polarizată a mielinei din celula nervoasă, descoperirea oficială a cristalelor lichide a

fost atribuită botanistului austriac Reinitzer şi fizicianului german Lehmann (1888).

Trăsătura

caracteristică a

cristalelor lichide este

prezenţa ordinii

orientaţională la

distanţă în aranjarea

moleculelor

constituente şi uneori

poziţională - care

poate fi

unidimensională,bidim

ensională sau

tridimensională.

Ştiaţi ?

Descoperirea de cristale lichide formate în mod spontan din molecule de ADN

scufundate în apă ar putea reprezenta un nou scenariu posibil cu privire la originea

vieții pe planeta noastră.

Descris în revista Science, studiul a fost realizat de cercetătorii de la

Universitatea Colorado împreuna cu cei de la Laboratorul de fluide complexe și

biofizica moleculara din cadrul Universității din Milano. Cele două grupuri de

cercetare au descoperit că segmentele scurte de ADN se asamblează în numeroase

cristale diferite, iar acestea se auto-orientează în mod paralel unul cu celălalt,

așezându-se în coloane ordonate, dacă sunt scufundate într-o solutțe apoasă.

Aceasta descoperire vine

să sporească cunoștințele

pe care le deținem cu

privire la puterea de auto-

organizare a moleculelor si

furnizează noi indicii

importante legate de ceea

ce s-ar fi putut întâmpla pe

Terra primordială.

• cristale lichide termotrope – substanțele care trec în faza de cristal lichid prin

modificarea temperaturii

• dupa ordinea de așezare e a moleculelor ,cristalele lichide termotrope se pot

clasifică in :

• nematice ;

• smectice (ex: mielina) ;

• colesterice-sunt optic active (ex: colesterolul) .

• cristale lichide liotrope - trec în faza de cristal lichid prin modificarea concentrației

lor în soluție (ex: membranele celulare)

• metalotropice - molecule organice ,și anorganice la care tranziția de fază depinde

de temperatură, concentrație dar și de raportul compoziției organic anorganic

Cristale lichide termotropice nematice

Faza nematică (N) Nema – fir; nemato – filiform (lb. greacă) Molecule filiforme Fără ordine poziţională Ordine de orientare aprox. paralelă

director Pot fi aliniate uşor cu un câmp electric

Polarized microphotograph of unaligned nematic liquid crystal.

Cristale lichide termotropice smectice

Faza smectică (Sm) Moleculele păstrează ordinea de

orientare Se aliniază în straturi Ordine poziţională după o direcţie SmA (stânga) SmC (dreapta) Există şi alte faze Sm

Cristale lichide colesterice

Faza colesterică (N*) Tipică pentru esteri ai colesterolului colesteric Structură similară cu o stivă de straturi nematice 2D Directorul din fiecare strat este răsucit faţă de straturile

adiacente Twisted nematic (TN)

Cristale lichide liotropice

Colourful textures of a hexagonal liquid crystalline copper carboxylate

Cristalele lichide liotropice abundă în

sistemele vii: membranele biologice,

celulele din membrane, unele

proteine (proteinele produse de

păianjen care produce pânza de

păianjen).

Săpunul este tot un LC liotropic.

Aplicaţii

• Ordinea cristalelor lichide poate fi manipulată :mecanic, electric sau magnetic. Este

interesant că modificarea ordinii se obţine cu variaţii foarte mici ale forţelor.

• Culoarea cristalelor lichide se schimbă în funcţie de starea de ordine.

• Un câmp electric schimbă orientarea cristalelor şi afectează polaritatea luminii care trece

prin cristal.

- ecrane pentru telefoane, camere foto și video, laptopuri, tv etc.

- termometre

- mini senzori pentru detectarea unor chimicale sau a schimbărilor de tempertură

Aplicații recente: stocare optică, LED – aplicații energetice.

Proprietăţile cristalelor lichide

Polimorfismul Anizotropia şi parametrul de ordonare al

moleculelor Birefringenţa optică Puterea rotatorie la cristale lichide nematice Reflexia selective Efecte de ordonare la cristale lichide nematice

Birefringenţa

Tehnologia DSTN (Dual-Scan Twisted Nematic)

Monitoarele LCD

http://liq-xtal.case.edu/

Lumina albă este impărtita în rosu, verde si

albastru cu ajutorul unor filtre special

concepute în acest sens. În drumul luminii

către ecran, aceasta trece prin cristalele

lichide ale fiecarui panou, fiind modulată in

funcţie de semnalul recepţionat. Cele 3 culori

ulterior se reunesc, cu ajutorului unei prisme,

pentru a putea fi proiectată imaginea finală.

Spre deosebire de DLP, culorile sunt afişate

simultan, fără nevoia unui filtru mobil de

culoare.

Proiectoare 3LCD (3-panel liquid crystal display)

Cristalele lichide – materiale cu o largă utilizare în construcţia

dispozitivelor de afişaj (de ex. LCD) – păstrează atât caracteristicile

specifice unui solid cristalin (ordonarea parţială), cât şi

caracteristicile stării lichide (fluiditatea). Clusterii metalici sunt

agregate moleculare formate din mai mulţi atomi ce sunt uniţi prin

intermediul unor legături metalice şi prezintă proprietăţi

electronice, optice şi magnetice deosebite. Clustomezogenii sunt un

nou tip de materiale multifuncţionale care combină aceste două

categorii, pentru a aduce clusterii metalici în faza de cristal lichid.

Astfel, cele mai importante proprietăţi ale clusterilor metalici sunt

transferate noilor materiale: luminescenţa puternică în domeniul

roşu/infraroşu apropiat (NIR) şi capacitatea de auto-asamblare la

nivel supramolecular.

Cristalele lichide şi clustomezogenii

Știaţi că...PixelOptics, prima firmă producătoare de lentile compozite (alcătuite din doua tipuri diferite de materiale), intenţionează să lanseze o nouă linie de ochelari high-tech care comută între vederea de aproape şi cea la distanţă, cu o apăsare de buton sau chiar printr-o simplă înclinare a capului.În curând, americanii care au nevoie de lentile bifocale sau progresive ar putea primi o noua viziune asupra vieţii. În luna iunie a acestui an, PixelOptix din oraşul Roamoke, Virginia, plănuieşte să introducă o linie de ochelari de vedere electronici, numiţi emPower, care permit purtătorilor să treacă de la dioptriile pentru citit la cele pentru vedere la distanţă. Tehnologia folosită în cazul acestor ochelari este asemănătoare cu cea iPodului. Lentilele sunt dotate cu un strat subţire de cristale lichide amplasat între două pelicule de material plastic. Zappate de un şoc electric, cristalele schimbă alinierea schimbând modul în care se reflectă lumina.

http://www.scientia.ro/stiinta-la-minut/121-cercetatorii-romani-si-realizarile-acestora/2025-cristalele-lichide-si-clustomezogenii.html

http://www.chemistry.wustl.edu/faculty/rgross

http://www.physics.fsu.edu/Users/Dobrosavljevic/Phase%20Transitions/Liquid%20crystal_younghee%20Kim.pdf

http://lefo.wikispaces.com/nanomateriale1

http://www.descopera.ro/dnews/1058724-a-fost-odata-un-cristal-lichid

http://www.descopera.ro/dnews/8195143-ochelarii-electronici-vor-inlocui-lentilele-bifocale-iata-cum-functwww.phys.uaic.ro/download/p0rfl291mfwww.unibuc.ro/studies/Doctorate2008Iulie/.../rezumat.doc

http://www.physics.pub.ro/Referate/BN120/Determinarea_concentratiei_substantelor_optic_active_cu_ajutorul_POLARIMETRULUI.pdf