Sıvı kristal: Revizyonlar arasındaki fark

O zamana kadar, Reinitzer kolesterik sıvı kristallerin (bu isim Otto Lehmann tarafından 1904’te konulmuştur) üç önemli özelliğini bulmuş ve tanımlamıştır: iki erime noktasının varlığı, dairesel olarak polarize ışık yansıması ve ışığın polarizasyon yönünün döndürülebilirliği.

Tesadüfi keşfinden sonra, Reinitzer sıvı kristaller üzerindeki çalışmalarını daha ileriye götürmemiştir. Araştırma yeni bir olgu ile karşılaştığının farkına varan ve bunu iyice araştırabilecek pozisyonunda olan Lehmann tarafından sürdürülmüştür. Post-doktora yıllarında kristalograpfi ve mikroskopi alanlarında uzmanlık kazanmıştır. Lehmann sistematik çalışmalarına ilk önce kolesteril benzoat ve daha sonra ilişkili bileşiklerden çift-erime olgusunu gösterenleri inceleyerek başlamıştır. Polarize ışıkta gözlemlerini yapabilmiştir ve mikroskopu yüksek sıcaklık gözlemlerini yapma imkanını veren sıcak bir satıh (ısıtıcı ile donatılmış numune / örnek tutucu) ile donatılmıştır. Orta seviye bulutumsu safha / seviye açıkça akışı sürdürmüştür, fakat diğer özellikler, bilhassa mikroskop altındaki bu olay Lehmann’ı bir katı ile uğraştığına ikna etmiştir. 1889 Ağustos ayının sonuna kadar sonuçlarını Zeitschrift für Physikalische Chemie’da yayımlamıştır.

Lehmann’ın çalışması 20. yüzyılın başından 1935’te emekliliğine kadar bilinen sıvı kristallerin çoğunu sentez etmiş Alman kimyacı Daniel Vorländer tarafından sürdürülmüş ve önemli bir şekilde geliştirilmiştir. Bununla birlikte, sıvı kristaller bilim insanları arasında popüler olmamış ve madde yaklaşık 80 yıl boyunca sadece bilimsel bir merak olarak kalmıştır.

İkinci Dünya Savaşından sonra, sıvı kristallerin sentez edilmesi üzerindeki çalışma Avrupa’daki üniversite araştırma laboratuvarlarında tekrar başlatılmıştır. Sıvı kristallerin önde gelen araştırmacılarından George William Gray bu maddeleri 1940’lı yılların sonlarında İngiltere’de araştırmaya başlamıştır. Grubu sıvı kristal hali göstermiş birçok yeni maddeler sentez etmiş ve bu hali gösteren moleküllerin nasıl dizayn edilebileceğinin daha iyi anlaşılmasını sağlamıştır. Moleküler Yapı ve Sıvı Kristallerin Özellikleri adlı kitabı bu konuda bir rehber kitap olmuştur. Amerikalı kimyacılardan sıvı kristalleri ilk çalışanlardan olan Glenn H. Brown 1953’de çalışmalarına Cincinnati Üniversitesinde başlamış ve daha sonra Kent State Üniversitesinde devam etmiştir. 1965 yılında sıvı kristaller hakkındaki ilk uluslararası konferansı Kent, Ohio’da dünyanın en önde gelen yaklaşık 100 bilim insanının katılımıyla düzenlemiştir. Bu konferans, bu eşsiz maddelerin pratik uygulamalarının geliştirilmesine yol açacak bu alandaki araştırmaların dünya çapında bir gayretle yürütülmesinin başlangıcı olmuştur.

Çeşitli sıvı kristal safhaları (mezofazlar olarak adlandırılır) sıralama türüyle karakterize edilir. Konumsal sıralama (moleküllerin sıralı ızgara / kafes türünden herhangi birinde sıralanıp sıralanmadığı) ve yönelimsel sıralama (moleküllerin çoğunlukla aynı yönü gösterip göstermediği) ayırt edilebilir ve ayrıca, sıraya dizme ya kısa-aralıklı (sadece birbirine yakın moleküllerin arasında) ya da uzun-aralıklı (daha geniş, bazen makroskopik, boyutlara uzanan) olabilir. Termotropik LC’lerin çoğu yüksek sıcaklıkta izotropik safhaya sahiptir. Bu da ısıtmanın sonuç olarak onları random ve izotropik moleküler sıralama (uzun olmayan sıralamaya nispeten küçük) ve akışkanımsı akma davranışıyla tanımlanan bilinen (konvensiyonel) sıvı safhasına götürecek olmasıdır. Diğer şartlar altında (örneğin, düşük sıcaklık), bir LC akma yeteneğine hâlâ sahipken anlamlı anizotropik yönelimli yapı ve kısa-aralıklı yönelimli sıralamalı bir ya da daha fazla aşamaların içinde bulunabilir.

Sıvı kristal safhalarını sıralama moleküler ölçekte yaygındır. Bu sıra tam alan büyüklüğüne kadar uzanır, ki bu da mikrometrelerin sıralaması üzerine olabilir, fakat makroskopik ölçeğe kadar genellikle uzanmaz, sıklıkla klasik kristal katılarda meydana gelir. Ancak, sınırların kullanılması ya da uygulamalı elektrik sahası gibi bazı teknikler tek sıralı alanı makroskopik sıvı kristal numumesinde zorlamak için kullanılabilir. Sıvı kristalde sıralama sadece bir boyut boyunca, diğer iki yönde temel olarak sıralanmamış maddeyle birlikte, uzanır.

==Thermotropic Sıvı Kristaller==

 

==Nematic Faz==

 

 

 

Çok yaygın olan bir LK fazı da nematik fazdır. Nematik kelimesi Yunanca iplik anlamına gelen νήμα (nema),kelimesinden gelir. bu terim resmi olarak 'disclinations' diye adlandırılan ve nematiklerde gözlemlenen ip gibi olan topolojik kusurlardan gelir. Nematikler aynı zamanda 'hedgehog' (kirpi, dikenli) denen topolojik kusurlar gösterir. Nematik bir fazda sorun oluşturan veya çubuk şeklindeki organik moleküllerin konumsal bir sırası yoktur. Ancak kabaca paralel olan uzun aksisleri ile uzun mesafeli bir düzen oluşturmak için kendilerini ayarlarlar. Böylece moleküller akış için serbesttirler kütle pozisyonlarının merkezi, sıvıdaki gibi rastgele dağılmıştır, ancak uzun menzilli yön ve sıralarını korurlar. Nematiklerin çoğu tek aksislidir. daha uzun ve tercih edilen bir aksisleri vardır. Ancak baz LKler çift aksisli nematiklerdir. Bu şu anlama gelir: uzun aksislerini oriente etmenin yanı sıra ikincil uzun bir aksisi de oriente ederler. Nematiklerin isotrofik sıvılara benzer akışkanlıkları vardır fakat bunlar dışardan gelecek her hangi bir manyetik veya elektrik alanla düzenlenebilirler. Düzenlenen nematikler tek aksisli kristalllerin özelliği olan optik özelliğe sahip olurlar ve bu durum onları LCD lerde oldukça kullanışlı kılar.

==Smectic Fazlar==

 

 

Nematik fazlardan daha düşük ısılarda bulunan smectic fazlar, sabunun gösterdiği davranışına benzer olarak birbirlerinin üzerinde kayabilen iyi-tanımlanmış katmanlar oluştururlar. Smetic kelimesi Latince temizleyici ya da sabun özelliklerine sahip 'smecticus' kelimesinden gelir. Smecticler konumsal olarak bir yön üzerinde sıralanırlar. Smectic A fazında moleküller katman üzerinde normal olarak oriente edilirler. smectic C fazında ise normal yüzeye göre eğik dururlar. Bu fazlar katmanlar arasında sıvı gibidirler. Bir çok farklı smectic faz vardır. Pozisyonlarına ve oryantasyonlarına göre farklı tip ve derecelerle nitelendirilirler.

==Chiral Fazlar==

 

 

Chiral nematik Faz chiralite (bir elin diğer ele göre daha güçlü olması ) özelliği gösterir. Bu faz genellikle kolesterin faz olarak adlandırılır. Çünkü ilk defa kolesterol türevleri için araştırılmıştır. Sadece Chiral molekülleri (yani iç simetrik yüzeyleri olmayanlar) böyle bir fazın oluşmasını sağlayabilir. Bu faz moleküler aksisin direktöre paralel olması ve moleküllerin direktöre dikey dönme davranışı gösterir. Yakın moleküllerin sınırlı dönme açısı asimetrik gruplanmalarından kaynaklanır. Bu durum uzun menzilli chiral sıraları oluşturur. Smectic C* fazında (asteriks chiral fazı gösterir) moleküller katmanlı yapı şeklinde sıralanırlar. Normal katmana göre moleküller sınırlı bir açı ile eğim gösterir. Chiralite bir katmandan diğer bir katmana sınırlı bir azimut döngüsünü netice verir. Bu da normal katman boyunca moleküler aksisin spiral dönmesiyle sonuçlanır.

 

 

Chiral Pitch,p, LK moleküllerinin 360° lik dönüş gerçekleştirme mesafesine karşılık gelir.(burada şuna dikkat etmek lazım: chiral nematik faz yapıları her yarım derecede kendini tekrar eder, bu fazda 0° and ±180° de direktörler denktir). p, ısı değiştikçe veya başka moleküller LK'ye eklendikçe eklenen molekülün uygun şekilde ayarlanmasına izin vererek değişir. Bazı likit kristal sistemlerinde pitch görülen ışığın dalga boyu ile aynı derecededir. Bu da bu sistemlerin kendine özgü Bragg yansıması veya düşük-eşikli lazer emisyonu, gibi optik özellikler göstermesini sağlar. Ayrıca bu özellikler çeşitli optik uygulamalarda kullanılmaktadır. Bragg yansımasında eğer helical axis boyunca ışık görülürse sadece düşük-sıralı yansımalara izin verilir. Buna karşın ışığın eğik görülmesi durumunda yüksek-sıralı yansımalara izin verilir. Kolesterik likit kristaller aynı zamanda helikal axiste meydana gelen dairesel polarize olmuş ışığı ve eğik olarak gelen eliptik polarize ışığı yansıtarak kendine özgü bir davranış sergiler.

==Lyotrophic Sıvı Kristaller==

 

 

Bir Lyotrophic Sıvı Kristal çeşitli konsantrasyon aralıklarında likit kristalin özelliklerini gösteren iki veya daha çok bileşen içerir. Lyotrophic safhalarda solvent molekülleri sisteme akışkanlık sağlayabilmek için bileşenlerin etrafındaki boşlukları doldururlar.[30] Thermotropic likit kristallerin aksine bu lyotropiclerin çeşitli değişik safhaları tetikleyecek konsantrasyon serbestiyetine sahip dereceleri vardır.

:<math>U_i(\theta_i,z_i)=-U_0\left (S+\alpha\sigma\cos\left (\frac{2\pi z_i}{d}\right )\right )\left (\frac{3}{2}\cos^2\theta_i-\frac{1}{2}\right )</math>

Burada sabit α bitişik moleküller arasındaki etkileşimin gücünü nitelendirir. Daha sonra potansiyel, termal denge varsayımıyla sistemin termodinamik özelliklerini elde etmek için kullanılır. Sonuç, sayısal olarak çözülmesi gereken iki denklemdir ve bunların çözümü sıvı kristalin üç sabit evresidir.

 

[[Kategori:Sıvı kristaller| ]]

 

{{Link KM|en}}