کریستال مایع: تفاوت میان نسخه‌ها

اصطلاح کریستال مایع یک [[پارادوکس]] است. زیرا واژهٔ [[کریستال]] به وجود یک [[شبکه بلوری|شبکهٔ فضایی]] خاص اشاره می‌کند اما تشکیل شبکه بلوری در مایعات امکان‌پذیر نیست. در این نوع مواد، جهت‌گیری مولکولی خاصی در شرایط مشخص اتفاق می‌افتد بنابراین بهتر است آنهاآن‌ها را ''مایعات ناهمسانگرد'' بنامیم.

در سال ۱۸۸۸، یک [[گیاه‌شناس]] اتریشی به نام [[فردریک رینیتزر]] هنگام کار در [[دانشگاه آلمانی پراگ]]، کلسترول را از هویج استخراج می‌کرد تا فرمول شیمیایی آن را بدست آورد. راینیتزر خواص شیمی-فیزیکی مشتقات مختلف کلسترول را آزمایش کرد. چند تن از محققان و همکاران وی تا پیش از آن، اثرات رنگی متمایزی را هنگام سرد کردن مشتقات کلسترول، دقیقاً بالای نقطه انجماد مشاهده کرده بودند. راینیتزر خودش پدیده‌ای مشابه را در بنزوات کلسترول یافت؛ ولی رنگ‌ها در نزدیکی نقطه انجماد بنزوات کلسترول، در ویژه‌ترین شکلشان نبودند. راینیتزر دریافت که بنزوات کلسترول مانند سایر ترکیبات ذوب نمی‌شود، بلکه بطور واضح دو نقطه ذوب دارد. در ۱۴۵٫۵ درجه سانتیگراد ذوب شده و تبدیل به یک مایع کدر می‌شود، و در ۱۷۸٫۵ درجه سانتیگراد دوباره ذوب شده، و مایع کدر به یکباره شفاف می‌شود. بعلاوه، این پدیده برگشت‌پذیر بود. راینیتزر برای کمک گرفتن از یک فیزیکدان، در ۱۴ مارس ۱۸۸۸، نامه‌ای به [[اوتو لهمان]] نوشت. آنهاآن‌ها نامه‌هایی با هم مبادله کردند. لهمان هم بر روی شاره کدر حالت میانی آزمایش‌هایی انجام داد و گزارش کرد که بلوری شدن را دیده است. راینیتزر هم به همین نتایج دست یافت. مبادله نامه با لهمان در ۲۴ آوریل با انبوهی از سؤالات بی پاسخ به پایان رسید. راینیتزر نتایج خودش را که با نتایج لهمان مطابقت داشت، در۳ مه ۱۸۸۸، در یک نشست در [[انجمن شیمی وین]] ارائه داد. تا این زمان راینیتزر سه سیمای متفاوت از کریستال‌های مایع کلستریک را کشف کرده بود. (این نام، بعدها در سال ۱۹۲۲ توسط [[جرج فریدل]] به آنهاآن‌ها اطلاق شد)

لهمان فوراً یک مطالعه سیستماتیک را شروع کرد. در ابتدا با بنزوات کلسترول و سپس با ترکیبات مرتبط که آنهاآن‌ها هم پدیده دو ذوبی را بطور مشخص نشان می‌دادند. او با میکروسکوپش هم پلاریزاسیون نور را در این ترکیبات دید و هم رفتار این مواد را در دمای بالا مشاهده کرد. فاز میانی کدر که او دیده بود، یک شاره بود و جاری می‌شد ولی سایر فازها، حالت جامد داشتند. در پایان اوت ۱۸۸۹ او مقاله خودش را برای یک نشریه آلمانی ارائه داد. در ابتدای قرن ۲۰، کریستالهای مایع، بین دانشمندان شناخته شده نبودند. در سال ۱۹۶۹ هانس کلکر موفق شد ماده‌ای را که فاز نماتیک دارد،BBA p-Methoxybenzyliden-p'-n-butylanilin))در دمای اتاق سنتز کند. قدم بعدی برای تجاری کردن نمایشگرهای کریستال مایع، سنتز کردن یک ماده شیمیایی پایدار دیگر (cyanobiphenyls) با دمای ذوب پایین توسط جرج گری بود. در سال ۱۹۹۱، زمانی که استفاده از نمایشگرهای کریستال مایع در زندگی روزمره نسبتاً رواج یافته بود، [[پیر ژیل دوژانس]] جایزه نوبل فیزیک را برای «کشف روش‌های گسترده برای مطالعه پدیده‌های نظم در سیستم‌های ساده‌ای که می‌تواند به شکل‌های پیچیده‌تری از ماده، بخصوص کریستالهای مایع و پلیمرها، تعمیم داده شود» از آن خود کرد.

مبادلهٔ نامه با Lehmann در ۰۴ آوریل به پایان رسید در حالی که بسیاری از سؤال‌ها بی جواببی‌جواب انده بودند. Reinitzer نتایج خود را با Lehmann و Von zepharovich در یک ملاقاتی در انجمن شیمی وین ارائه کرد.

پس از کشف اتفاقی اش، Reinitzer مطالعهٔ بیشتری در مورد کریستال‌های مایع را دنبال نکرد. این تحقیق توسط Lehmann کسی که پی برد او با یک پدیده جدید مواجه شده است، ادامه یافت. او قادر به مشاهدهٔ نور پلاریزه شد و سپس میکروسکوپ خود را با یک (نگه دارنده نمومه مجهز به بخاری) گرم نگه داشت که وی را قادر ساخت تا آزمایشات خود را در دماهای بالا انجام دهد. در پایان ماه اوت در سال ۱۱۱۹، او نتایج خود را در Zeitschrift fur physikamische منتشر کرد. کار Lehmann به طوربه‌طور قابل توجهی توسط شیمیدان Daniel voelander از آغاز قرن بیستم تا پایان بازنشتستگی اش در سال ۱۹۳۵ ادامه یافت. پس از جنگ جهانی دوم کار در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی دانشگاه در اروپا در مورد سنتز کریستال‌های مایع دوباره آغاز شد. Daniel voelander یک محقق برجسته کریستال‌های مایع شروع به تحقیق در مورد این مواد در اواخر سال ۱۹۴۲ در انگلستان کرد. گروه او مواد جدیدی را که نشان دهنده حالت کریستالی بود سنتز (تولید) کردند و یک فهم بهتری از این که چگونه می‌توان مولکول‌های جدید را طراحی کرد تا این ویژگی را نمایش دهند ارایهارائه داد.

فیزیک‌دان richard villiams مشاهده کرد هنگامی که یک میدان الکتریکی به یک لایهٔ نازک از یک کریستال مایع نماتیک در ۱۲۵ درجه سانتیگراد اعمال می‌شود، یک الگوی منظم که او به نام دامنه نام گذاری کرده بود شکل گرفت و این باعث شد همکارش Jorje heilmeir به انجام تحقیقات بر روی صفحه نمایش تخت مبتنی بر کریستال مایع به جای لوله کاتد خلاء اشعه مورد استفاده در تلویزیون بپردازد. در سال 1999 joel E.goldmcher و joseph A.castellano داروخانه پژروهش در گروه RCA کشف کردند که مخلوطی ازترکیبات نماتیک به طوربه‌طور انحصاری که تنها در تعداد اتم‌های کربن در زنجیره‌های جانبی ترمینال متفاوت بودند.

تیم پس از آن اقدام به آماده‌سازی مخلوط‌های متعددی از ترکیبات نماتیک که بسیاری از آنهاآن‌ها در حال نقطه ذوب بسیار پایین‌تر بود کرد. این تکنیک مخلوط کردن ترکیبات نماتیک برای بدست آوردن محدوده گسترده درجه حرارت در نهایت به عامل استاندارد صنعتی تبدیل شد و این روزها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تصور کنید تعداد زیادی خلال دندان در یک جعبه مستطیل شکل به صورت نا منظمنامنظم قرار داده شده استشده‌است. وقتی شما جعبه خلال دندان را باز می‌کنید خلال دندان‌ها تقریباً هم جهت هستند اما در یک امتداد نیستند یعنی زاویه بین هر خلال دندان آزادانه حرکت می‌کند (جنش گرمایی مولکول‌ها کمی این نظم را بهم می‌زند) اما جهت حرکت ان‌ها یکسان است.