TEMA BROJA
Pripremio: M.J.
TEČNI KRISTALI
Tri osnovne molekularne organizacije
 |
Ota Lemana |
Tradicionalna nauka razlikuje tri osnovna stanja u kojima može postojati materija: čvrsto, tečno i gasovito. Međutim, sredinom 19. veka, naučnici su primetili da se neke supstance ponašaju neobično. Bile su raznobojne i nisu se povinovale uobičajenim optičkim svojstvima bilo kog poznatog agregatnog stanja. Vremenom su dokazi naučnika, pogotovo Nemca Ota Lemana i austrijanca Fridriha Rajnicera, dovelil do toga da bude opšteprihvaćen novi oblik materije, poznat pod imenom tečni kristal. Kao što im i ime kaže, tečne kristale karakteriše sličnost sa tečnostima i sa čvrstim kristalima. Tečnosti su izotropske i nemaju nikakav smer, dok kristali imaju jasno definisane vektore smera koji opisuju karakteristike strukture rešetke. Tečni kristali mogu imati samo jedan ili dva smera; dakle u stanju su da teku poput tečnosti, ali imaju i neke parametre slične materiji u čvrstom stanju.
Materija se može prebaciti u oblik tečnog kristala na dva načina. Prvo su naučnici otkrili da se povećanjem temperature određenih čvrstih tela ili snižavanjem temperature različitih tečnosti formira ovakvo stanje. Većina poznatih tečnih krastala nastaje na ovaj način i uglavnom se nazivaju termotropskim. Među njima se izdvajaju dve osnovne grupe: enantiotropski, koji mogu stupiti u ovo stanje i zagrevanjem čvrstog tela i hlađenjem tečnosti, i monotropski, koji u ovo stanje mogu preći na samo jedan način od ova dva. Drugi osnovni način da neka supstanca pređe u tečni kristal je uz pomoć dejstva rastvarača. Ovako proizvedeni tečni kristali se nazivaju liotropskim.
Primena tečnih kristala
Najpoznatija primena tečnih kristala je ekran od tečnih kristala (liquid crystal display – LCD). LCD ekrane je šezdesetih godina 20. veka počeo da primenjuje američki naučnik Džejms Fergason. Oni su zasnovani na interakciji tečnog kristala sa polarizovanim svetlosnim talasima i električnim poljem. Oblik LCD-a koji je najčešće u upotrebi je numerički displej sa sedam segmenata i koristi se kod ručnih i drugih satova i sličnih predmeta. Osim LCD-a, postoji veliki broj drugih primena tečnih kristala, a još ih se mnogo razvija. Na primer, optička svojstva holesteričnog tečnog kristala čine ga veoma upotrebljivim kod termometara koji menjaju boju dok se menja temperatura. Takođe, postoje „pametni prozori“ koji koriste tečne kristale i struju da promene stanje prozora, od providnog do delimično providnog uz pomoć prekidača, što omogućava privatnost bez gubitka svetlosti koja ulazi kroz prozor. Tečni kristali su takođe korišćeni kod holografije, testiranja otpornosti materijala na stres i vizualizacije radio- talasa. Oni će verovatno postajati sve važniji sa razvitkom nanotehnologije. |
Tečni kristali se takođe dele na osnovu svoje bazične molekularne organizacije. Postoje tri opšteprihvaćena tipa: smektički, nematički i holesterički. Molekuli smektičkih tečnih kristala organizovani su u slojevima, koji s lakoćom klize jedni preko drugih. Među ovim slojevima, molekuli ostaju stabilni i organizovani su tako da su njihove dugačke ose paralelne u odnosu na ravan slojeva. Nematički tečni kristali su slično organizovani, jer su ose njihovih molekula takođe paralelno orijentisane; međutim, oni ne ispoljavaju slojevitost. Smatra se da holesterički tečni kristali imaju modifikovanu nematičko stanje, jer su njihovi molekuli paralelni, ali ih karakteriše neprestana rotacija pravca u kojem su molekuli složeni. Ovo neobično obrtanje često izaziva pojavu jarkih boja kada holesterički tečni kristali difraktuju svetlost.
M.J.
|
