lucr 1 prep celule cl (1)

7/24/2019 Lucr 1 Prep Celule CL (1)

1/6

DAFO Lucrare de laborator nr. 1

Cristale lichide. Prepararea celulelor de cristal lichid

Scopul lucrrii: cunoaterea componentelor unei celule de cristal lichid, prepararea unei

celule de cristal lichid.

Teoria lucrrii1. Cristale lichide

Starea de cristal lichid (CL), numit i mezofaz, se caracterizeaz prin faptul cmoleculele difuzeaz prin sistem pstrnd n acelai timp o anumit ordine de orientarei, adesea, i o ordine de poziie.up parametrul a crui !ariaie duce la apariia mezofazei deose"im:

a) CL termotrope# su"stane care prezint mezofaz ntr#un anumit domeniu detemperatur$

") CL liotrope # compui or%anici care, pentru anumite concentraii ntr#un

sol!ent, prezint mezofaz.up forma moleculelor sistemului deose"im: CL calamitice (cu moleculefusiforme, &i%.'.') i CL discotice(cu molecule n form de disc, &i%.'.).

oleculele din CL calamitice (alun%ite, asimilate unor *"eioare+) tind s sealinieze paralel unele cu altele, din considerente entropice i ener%etice. e asemenea, elese pot asam"laa%re%a, structurile dense formate putndu#se mica relati! mai li"er dectn starea aliniat. S#a artat c *"eioarele+ ri%ide (care apro-imeaz comportareamoleculelor alun%ite) tind s fie paralele, dac fracia lor !olumic este mai mare deapro-. ,/ ori fa de raportul (a-a scurt)(a-a lun%) al moleculei. 0linierea paraleleste e-plicat i prin forele 1an der 2aals pro!enite din anizotropia polariza"ilitiimoleculare, la temperaturi su" o !aloare critic. Ca rezultat al acestor interaciuni se pot

forma di!erse tipuri de mezofaze, prezentate n &i%.'.Cea mai simpl estefaza nematic(cristal lichid nematic, CLN), n care a-ele desimetrie molecular sunt, n medie, paralele, fr a prezenta ordine poziional(&i%.'.a,ii). 0ceasta este, de fapt, faza nematic unia-ial (cu o sin%ur a- optic), dare-ist i nematice "ia-iale.

oleculele chirale (a cror structur molecular nu coincide cu ima%inea sa no%lind) formeaz faze n care a-ele moleculelor adiacente sunt rotite una fa de alta,formnd o elicoid. 0ceastfazse numete colesteric(denumirea !ine de la esterii decolesterol puri care prezint o distorsiune elicoidal) (&i%.'a,iii) (ChLC, *cholestericli3uid cr4stal+). 5 astfel de structur se o"ine i dac dizol!m o su"stan chiralntr#un CL6.Faza smecticare o structur stratificat, cu o distan inter#straturi "ine

definit, astfel c prezint o ordine superioar fazei nematice. 7entru o su"stan dat,faza smectic apare, de o"icei, la temperaturi mai mici decat cea nematic. 8-ist maimulte tipuri de faze smectice, cele mai des ntlnite fiind 0 (notat Sm0) i C (notatSmC) (&i%.'a,i!, respecti! &i%.'a,!). &i%.'a,i reprezint faza de lichid izotrop, completdezordonat, n &i%.'" sunt prezentate dou tipuri de CL liotrope, iar n &i%.'c esteprezentat un elastomer cu faz de CL.

'


2/6

&i%.' 9ipuri de cristale lichide calamitice: a) termotrope (ii. nematic, iii. colesteric elicoidal, i!. smectic 0,!. smectic C)$ ") liotrope (i. nematic cilindric, ii.nematic lamelar)$ c) cristal lichid elastomer$ a) i. lichidizotrop.

Cristale lichide nematice uniaxialeStructura chimic a unei molecule tipice de cristal lichid nematic (CL6) este

prezentat n &i%.. 8a prezint dou structuri inelare (aromatice) i o %rupare de le%tur() care formeaz ;miezul; ri%id al moleculei.

&i%. Structura tipic a unei molecule nemato%ene

Caracteristicile principale ale fazei nematicesunt:') centrele de mas ale moleculelor nu prezint ordine la distan$ de fapt, CL6

cur% ca i lichidele o"inuite$) e-ist ordine orientaional: moleculele tind s fie paralele cu o direcie

comun descris de !ersorul n , numit directr$ aceast ordine se reflect n toateproprietile tensoriale macroscopice, de e-emplu, un mediu nematic tipic este unia-ialdin punct de !edere optic, a!nd a-a optic orientat de#a lun%ul direct


3/6

>) direcia direct>((((''(((

nnK

nnK

nK

fel

++=

Constantele de material iiK descriu forele elastice din cele trei stri principalede deformarei anume: rsfirare(+spla4+, ''K ), rsucire(+t@ist+, ((K ) i ncovoiere(+"end+, >>K ) (&i%.>). Alturi de anizotropia dielectric, aceste constante sunteseniale pentru performanele LCD.8le se pot msura n celule standard, aliniate iniialplanar, folosind pentru deformare cmpuri electrice sau ma%netice, iar pentru deteciemetode capaciti!e sau optice.

&i%.> Cele trei stri principale de deformare i anume: rsfirare (+spla4+,''

K ),

rsucire (+t@ist+,((

K ) i nco!oiere (+"end+, >>K )

>


4/6

. Prepararea celulelor de cristal lichidPrile componenteale unei celule de cristal lichid sunt:

#plcile de material transparent (sticl), acoperite sau nu cu strat conductor (A95 B*indium tin o-id+, adic o-id de staniu i indiu)#su"straturile polimerice (striate sau nu)

#distanorii (din polimer 4lar)#cristalul lichid (CL) sau amestecul de CL (de e-. CLcolorant)#electrozii (din indiu).

Tehnologia preparriiunei celule de cristal lichid cuprinde urmtoarele etape:a) tierea plcuelor de sticl la dimensiunile dorite$") curarea plcuelor de sticl cu soluie ..i cu ap distilat (sau curire n "aie deultrasunete)$c) depunerea prepolimerului lichid prin centrifu%are (*spin coatin%+)$d) tratarea termic (coacerea) a plcuelor cu prepolimer, n etu! (temperatura i duratade tratare depind de natura polimerului)$e) asam"larea celulei (plasarea distanorilor, prinderea cu cleme)$

f) umplerea celulelor cu CL sau cu sistemul colorantCL$ CLsistemul tre"uie s fie nfaz izotrop, ceea ce se o"ine prin nclzire$ umplerea se realizeaz prin capilaritate$%) realizarea contactelor electrice$h) !erificarea alinierii CL (pe domenii) folosind metoda microscopiei n lumin polarizat(75 B *polarizin% optical microscop4+)

Materiale i aparatur

Materiale: plcue de sticl, su"stane de curare, ap distilat, prepolimer (acidpoli!inilic, 710 B *pol4!inil acid+, soluie >D 710 n ap distilat), suport de sticl%roas, polimer 4lar, cleme, CL nematic (/CE B pentil ciano"ifenil), pur sau n amesteccu colorani azoici (n concentraii de '#D), conductoare de indiu. &ormulele

!paratur: pipete, pensete, *"aie+ de ultrasunete, dispoziti! de depunere straturi

prin centrifu%are (*spin coatin%+), msu steril, etu! cu sistem de control altemperaturii, dispoziti! de striere a stratului polimeric, aeroterm, ciocan de lipit,microscop n lumin polarizat.

Modul de lucruSe parcur% etapele tehnolo%iei descrise n teoria lucrrii. &ormulele chimice

pentru /CE i pentru F (colorantul azoic folosit) sunt date n &i%.. Schema celulei deCLcolorant este prezentat n &i%./. An &i%.G se prezint principiul de operare ntr#ocelul de tip 96 (*t@isted nematic+ B CL nematic rsucit) utilizat ntr#un dispoziti! deafia= cu CL (LC B *li3uid cr4stal displa4+) monocrom.Precauii:

a) msua de lucru i atmosfera din la"orator tre"uie meninute ct mai aproape decondiii sterile$

") tre"uie e!itat contactul cu su"stanele chimice folosite, mai ales cu /CE i cucoloranii azoici (sunt su"stane to-iceH)


5/6

&i%. &ormulele chimice ale /CE B pentil ciano"ifenil (CL nematic) i F B meth4l#red B rou de metil(colorant azoic).

&i%./ Schema unei celule de cristal lichid colorant$ pentru /CE i meth4l#red !ezi e-plicaia &i%..

/


6/6

&i%.G 7rincipiul de operare ntr#o celul de tip 96 (*t@isted nematic+ B CL nematic rsucit) utilizat ntr#undispoziti! de afia= cu CL (LC B *li3uid cr4stal displa4+) monocrom.

!ibliogra"ie

I'J. 7. K. Collin%s, K. S. 7atel, in"andboo# of $i%uid Cr&stal 'esearch, ed. 7. K. Collin%s,K. S. 7atel, 5-ford ni!ersit4 7ress, 'MMN, cap. 'IJ. 6. 8eanu, (isteme colorant)cristal lichid* Fenomene fizice fundamentale i aplicaii,8d. 7olitehnica 7ress, Eucureti, OOP

G

lucr 1 prep celule cl (1)

Documents