Flüssigkristall
www.infos-aus-germanien.info
Einordnung: Chemikaliengruppe | Weiche Materie | Elektrotechnik | Kristallographie
- Was heißt Flüssigkristall auf:
Englisch - Französisch - Italienisch - Niederländisch und Schwedisch sowie Spanisch
- Sie wissen mehr über das Thema Flüssigkristall und möchten uns dazu etwas mitteilen?
Benutzen Sie dazu bitte unser Forum und eröffnen Sie einen neuen Thread zum Thema 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.
Zum einen weisen sie in mindestens einer Dimension keine Positionsfernordnung der Moleküle auf und sind fließfähig, besitzen also viskose Eigenschaften. Andererseits besitzen die anisotropen Moleküle eine mehr oder weniger ausgeprägte Orientierungsfernordnung. Daraus ergeben sich anisotrope physikalische Eigenschaften, wie zum Beispiel Doppelbrechung. Bei einer Störung der flüssigkristallinen Ordnung wirken elastische Rückstellkräfte.
| Inhaltsverzeichnis |
Flüssigkristalline Phasen
Es gibt verschiedene flüssigkristalline Phasen, die sich durch ihre mikroskopische Struktur unterscheiden:
- nematische Phase
- cholesterische Phase
- smektische Phasen
- kolumnare Phasen
Nematische Phase
Nematische Flüssigkristalle bestehen aus stäbchenförmigen Molekülen, die eine gewisse Vorzugsorientierung aufweisen. Allerdings besitzen sie keinerlei Positionsfernordnung (worin sie gewöhnlichen, isotropen Flüssigkeiten gleichen).
Ein Maß für Nematische Ordnung ist der Ordnungsparameter S:
- <math>S = \left\langle\frac{3\cos^2 \theta - 1}{2}\right\rangle<math>,
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.
Die uniaxiale Symmetrie der nematischen Phase 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).
Cholesterische Phase
Die cholesterische Phase besitzt Ebenen nematischer Ordnung mit kontinuierlich sich drehender Vorzugsorientierung. Dies ergibt eine langreichweitige helikale Überstruktur mit einer Periodizität von typischerweise einigen 100 nm. Das sich so ergebende kontinuierlich verdrillte optische Medium wirkt als eindimensionaler photonischer Kristall mit einer photonischen Bandlücke für zirkular polarisiertes Licht mit der gleichen Händigkeit wie die helikale Ordnung. Cholesterische Flüssigkristallfilme zeigen deshalb Selektivreflexion von zirkular polarisiertem Licht. Im Gegensatz zur Reflexion an metallischen oder herkömmlichen dielektrischen Spiegeln bleibt die Händigkeit der Zirkularpolarisation erhalten.
Smektische Phasen
Die Moleküle sind nicht nur in ihrer Ausrichtung sondern auch in ihrer Lage zueinander weitgehend synchronisiert, sie bilden ähnlich wie in der cholesterischen Phase Ebenen.
Kolumnare Phasen
In kolumnaren Phasen sind scheibchenförmige Moleküle zu langen Stäben gestapelt.
Verwendung
Flüssigkristalle werden in LC-Bildschirmen benutzt.
Literatur
- Pierre-Gilles de Gennes, J. Prost: The Physics of Liquid Crystals. 2nd Edition. Clarendon Press, Oxford 1993 ISBN 0-19-852024-7
Weblinks
- weitere Weblinks
- Englische ErklärungDeutsche Flüssigkristall-GesellschaftInternational Liquid Crystal SocietySiehe auch: Flüssigkristallanzeige, Otto Lehmann
- Suche nach Flüssigkristall Infos mit: Yahoo