Flüssigkristall
Flüssigkristalle sind Substanzen, die zwar flüssig sind, aber andererseits ähnlich wie Kristalle anisotrope (richtungsabhängige) physikalische Eigenschaften besitzen. Sie bestehen entweder aus annähernd stäbchenförmigen oder scheibchenförmigen Molekülen (kalamatische bzw. diskotische Flüssigkristalle). Abhängig von der Temperatur können Flüssigkristalle in verschiedenen Phasen vorliegen.
Table of contents |
2 Flüssigkristalline Phasen 3 Verwendung 4 Literatur 5 Weblinks |
Eigenschaften
Man spricht von Flüssigkristallen, wenn kondensierte Materie sowohl Elemente kristalliner Ordnung als auch die einer ungeordneten Flüssigkeit aufweist: Die Bausteine von Flüssigkristallen können z.B. die Beweglichkeit (genauer Translation) einer Flüssigkeit und zugleich eine wohldefinierte Orientierung (Ausrichtung) wie in einem Kristall besitzen. Dieses flüssigkristalline Verhalten zeigt sich nur in einem bestimmten Temperaturbereich.
Man kann sagen, dass Flüssigkristalle einen weiteren Aggregatzustand definieren, da Flüssigkristalle sich oberhalb einer kritischen Temperatur wie eine normale Flüssigkeit verhalten und unterhalb einer anderen Temperatur zu einem normalen Festkörper werden. Der Zustand zwischen diesen Temperaturen wird als flüssigkristalline Phase bezeichnet.
Es gibt verschiedene flüssigkristalline Phasen, die sich durch ihre mikroskopische Struktur unterscheiden:
Nematische Flüssigkristalle bestehen aus stäbchenförmigen Molekülen,
die eine gewisse Vorzugsorientierung aufweisen.
Das Ausmaß dieser Ordnung wird durch einen Ordnungsparameter S charakterisiert:
Die Vorzugsorientierung der Moleküle führt zu anisotropen (richtungsabhängigen) physikalischen Eigenschaften. Insbesondere sind nematische Flüssigkristalle in der Regel doppelbrechend, sie besitzen also einen polarisations- und richtungsabhängigen Brechungsindex. Die Moleküle lassen sich durch ein elektrisches Feld reorientieren. Dies wird bei LCDs ausgenutzt (LCD: Abkürzung für Liquid Crystal Display, englisch für Flüssigkristall-Anzeige).
Flüssigkristalle werden in LCDs benutzt.
Flüssigkristalline Phasen
Nematische Phase
wobei der Winkel θ die Orientierung eines herausgegriffenen Moleküles zur Vorzugsorientierung beschreibt; die spitzen Klammern bedeuten eine Mittelung über die Orientierungsverteilung aller Moleküle.
Der Ordnungsparameter kann Werte zwischen -0.5 und 1 annehmen. S=0 zeigt eine fehlende Vorzugsorientierung an (isotrope Phase), S=1 bedeutet eine vollständig parallele Ausrichtung aller Moleküle. S=-0.5 entspricht einer Orientierungsverteilung der Moleküle ähnlich den Borsten einer Flaschenbürste. Negative Ordnungsparameter wurden allerdings experimentell noch nicht gefunden.Cholesterische Phase
Smektische Phasen
Kolumnare Phasen
Verwendung
Literatur
ISBN 0198520247Weblinks