Sıvı kristal: Revizyonlar arasındaki fark

[kontrol edilmiş revizyon][kontrol edilmiş revizyon]
İçerik silindi İçerik eklendi
Khutuck Bot (mesaj | katkılar)
k Bot v3: Kaynak ve içerik düzenleme (hata bildir)
1. satır:
{{Kaynaksız|tarih=Şubat 2014}}
{{düzenle|Şubat 2014}}
[[Dosya:Nematische Phase Schlierentextur.jpg|thumbküçükresim|300px|Sıvı kristal nematik fazın [[Schlieren]] görüntüsü]]
'''Sıvı kristaller''', [[sıvı]]ların ve [[katı]] [[kristal]]lerin özellikleri arasında özelliklere sahip olan [[kimyasal madde]]lerdir. Örneğin, bir sıvı kristal (SK) bir sıvı gibi akar ama molekülleri bir kristalinki gibi yönlüdür. Çeşitli sıvı kristal fazları vardır, bunlar [[çiftkırılım]] gibi [[optik]] özellikleri ile tanımlanırlar. Polarize ışıkla mikroskop altında incelendiklerinde farklı sıvı kristal fazları farklı [[kristal doku]]lar gösterir. Bunlar SK moleküllerinin farklı yönlü oldukları bölgelere karşılık gelir. Bu bölgelerin her birinde moleküller aynı doğrultuya sahiptirler. SK malzemeler her zaman sıvı kristallik göstermezler (suyun her zaman buz fazında olmaması gibi).
 
15. satır:
 
==Tarihçe==
[[Dosya:Cholesteryl benzoate.png|thumbküçükresim|250 px|Chemical structure of [[cholesteryl benzoate]] molecule]]
1888’de, Karl-Ferdinands Üniversitesinde çalışan Avusturyalı botanik fizyolojisti Friedrich Reinitzer kolesterik sıvı kristaller olarak bilinen maddeler sınıfına ait olan kolesterolün çeşitli türevlerinin fizyo-kimyasal özelliklerini incelemiştir. Daha önceleri ise, diğer araştırmacılar kolesterol türevlerinin donma noktasının hemen üzerinde soğutulduklarında farklı renk efektlerini gözlemlemişlerdir, fakat bunu yeni bir olgu ile bağdaştırmamışlardır. Reinitzer türev kolesteril benzoatlardaki renk değişikliklerinin en belirgin özellik olmadığının farkına varmıştır.
Kolesteril benozatların diğer bileşiklerde olduğu gibi erimediğini, fakat iri erime noktası olduğunu bulmuştur. 145.5 °C (293.9 °F)’de bulutumsu bir sıvı şekline eriyerek dönüşür ve 178.5 °C (353.3 °F)’de ise tekrar erir ve bulutumsu sıvı berraklaşır. Bu olgu tersine de döndürülebilir. Bir fizikçiden yardım istemek amacıyla 14 Mart 1888 tarihinde Almanya’nın Aken kentinde üniversite öğretim üyesi Otto Lehmann’a yazar. Mektupları ve numuneleri / örnekleri aralarında değişirler. Lehmann orta seviye bulutumsu akışkanı inceler ve kristalcikler gördüğünü belirtir. Reinitzer’in Viyanalı meslekdaşı Von Zepharovich de orta seviye “akışkanın” kristalcik olduğuna işaret etmiştir. Mektupların Lehmann ile karşılıklı gönderilmesi birçok cevaplanmamış soruyla 24 Nisan’da sona erer. Reinitzer kendi sonuçlarını, Lehmann ve Von Zepharich’in katkılarından saygı ile bahsederek, Viyana Kimya Derneğinin 3 Mayıs 1888’deki toplantısında sunar.
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.
[[Dosya:Otto Lehmann.jpg|thumbküçükresim|180px|Otto Lehmann]]
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'te 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.
Sıvı kristal maddeler RCA Laboratuvarlarında 1962 yılında düz panelli elektronik ekranların geliştirilmesindeki araştırmaların konusu olmuştur. Fizik kimyacısı Richard Williams elektrik alanını 125 °C’de nematik sıvı kristalin ince bir tabakasına uyguladığında, “Bölgecik” adını verdiği (şimdi Williams Bölgecikleri olarak biliniyor) düzenli bir şeklin formasyonu gözlemlemiştir. Bu meslektaşı George H. Heilmeier’in televizyonlarda kullanılan katot ışınlı vaküm tüpün yerine kullanılabilecek sıvı kristal tabanlı düz panel ekran üzerinde araştırma yapmasını sağlamıştır. Ne yazık ki, Williams ve Heilmeier’in kullandığı para-Azoxyanisole sadece 116 °C’nin üzerinde nematik sıvı kristal hali göstermiştir, bu da bunun ticari ekran / gösterge ürünlerde kullanılmasının pratik olmadığını göstermiştir çünkü oda sıcaklığında çalışabilecek bir maddeye açıkça ihtiyaç duyuluyordu.
1966 yılında RCA’da Heilmeier grubunda araştırmacı kimyacılar olan Joel E. Goldmacher ve Joseph A. Castellano nematik bileşiklerden özellikle yapılan karışımların sadece karbon atomlarının sayılarında oda sıcaklığına sahip nematik sıvı kristaller ortaya çıkarabilen en son taraf halkalarda farklılık göstermekte olduğunu keşfetti. Schiff bazlı bileşiklerin üçlü karışımı 22–105 °C nematik aralığına sahip bir maddenin ortaya çıkması ile sonuçlandı. Oda sıcaklığında işlem ilk kullanılabilir ekranlı cihazın yapılmasını sağladı. Çalışma takımı daha sonra çoğu çok daha düşük erime noktalarına sahip nematik bileşiklerin sayısız karışımlarını hazırlamaya devam etti. Nematik bileşiklerin karıştırılması tekniği daha sonra sanayi standardı haline gelen çalışabilir sıcaklık aralığı elde etmeyi sağladı ve günümüzde spesifik uygulamaları karşılayacak maddelerin hazırlanabilmesi maksadıyla kullanılmaktadır.
[File:MBBA.svg|thumbküçükresim|Chemical structure of [[MBBA|N-(4-Methoxybenzylidene)-4-butylaniline (MBBA)]] molecule]
1969 yılında, Hans Kelker oda sıcaklığında nematik safhaya sahip bir cismin sentezini sağlamayı başardı, MBBA, ki bu da sıvı kristal araştırmalarının en popüler konularından birini oluşturur. Sıvı kristal ekranların ticarileştirilmesi olan sonraki aşama George Gray tarafından düşük erime sıcaklıklı kimyasal olarak daha stabil cisimlerin (cyanobiphenyls) sentezinin yapılmasıydı. Ken Harrison ve İngiliz MOD (RRE Malvern) ile 1973’te yürüyen bu iş elektronik ürünler içinde küçük alanlı LCD’lerin hızlı benimsenmesiyle sonuçlanan yeni maddelerin dizaynına yol açtı.
1991 yılında sıvı kristal ekranların en iyi şekilde kurulduğu zamanda, Paris-Sud Üniversitesinde çalışan Pierre-Gilles de Gennes “maddenin daha kompleks şekillerine, özellikle sıvı kristaller ve polimerlere, genelleştirilebilecek basit sistemlerde sıra olgularını çalışmak üzere geliştirilen metotları keşfinden” dolayı Nobel Ödülü aldı.
46. satır:
==Nematic Faz==
 
[[Dosya:LiquidCrystal-MesogenOrder-Nematic.jpg|thumbküçükresim|left|120px|Alignment in a nematic phase.]]
 
[[Dosya:Smectic nematic.jpg|thumbküçükresim|Phase transition between a nematic (left) and smectic A (right) phases observed between crossed [[polarizers]]. The black color corresponds to isotropic medium.]]
 
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 dışarıdan gelecek herhangi 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.
54. satır:
==Smectic Fazlar==
 
[[Dosya:LiquidCrystal-MesogenOrder-SmecticPhases.jpg|thumbküçükresim|Schematic of alignment in the smectic phases. The smectic A phase (left) has molecules organized into layers. In the smectic C phase (right), the molecules are tilted inside the layers.]]
 
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. Birçok farklı smectic faz vardır. Pozisyonlarına ve oryantasyonlarına göre farklı tip ve derecelerle nitelendirilirler.
60. satır:
==Chiral Fazlar==
 
[[Dosya:LiquidCrystal-MesogenOrder-ChiralPhases.jpg|thumbküçükresim|left|Schematic of ordering in chiral liquid crystal phases. The chiral nematic phase (left), also called the cholesteric phase, and the smectic C* phase (right).]]
 
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.
 
[[Dosya:Cholesterinisch.png|thumbküçükresim|Chiral nematic phase; p refers to the chiral pitch (see text)]]
 
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.
82. satır:
==Lyotrophic Sıvı Kristaller==
 
[[Dosya:Lipid bilayer and micelle.svg|thumbküçükresim|250 px|Structure of lyotropic liquid crystal. The red heads of surfactant molecules are in contact with water, whereas the tails are immersed in oil (blue): bilayer (left) and [[micelle]] (right).]]
 
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.
"https://tr.wikipedia.org/wiki/Sıvı_kristal" sayfasından alınmıştır