نگاه اجمالي
فاز بلور مايعي جسم را گاهي (فروفاز) (به معني فاز بينابيني) يا فاز فرومورنيک نيز مي‌نامند. در بلورها ، اتمها يا مولکولها در شبکه‌هاي تناوبي منظم آرايش مي‌يابند. بدين ترتيب در مقياس ميکروسکوپيکي ، بلورها نظم بسيار زيادي دارند. اگر مکان يک مولکول مشخص شود مکان مولکولهاي ديگر را مي‌توان با اطمينان فراواني حتي در فواصل دور هم تعيين کرد.
بلورها در مقابل در مايعات تقريبا آزادانه حرکت مي‌کنند و در مقياس ميکروسکوپيکي بسيار نامنظم هستند. با اين حال هنوز هم اندازه‌اي نظم کوتاه برد ناشي از دافعه کوتاه برد ميان اتمها يا مولکولها در آنها ديده مي‌شود. بطوري که اگر مکان يک اتم يا يک مولکول مشخص شود، مکان مولکولهاي ديگر را مي‌توان با اطمينان نسبتا زيادي حتي در فواصل دور هم تعيين کرد. از آنجا که نظم مکاني دور برد در مايعات وجود ندارد مايعات در برابر تغيير شکل برشي مقاومتي از خود نشان نمي‌دهند و تحت تأثير وزن يا نيروي ديگر به آزادي جريان پيدا مي‌کنند.
.jpg)
تاريخچه کشف
بلورهاي مايع در سال 1888 ميلادي توسط Friedrich Reinitzer هنگام مطالعه و بررسي کلسترول در گياهان کشف شد، ولي نه تنها خود کاشف آن از ماهيت آنچه مشاهده کرده بود کاملا آگاه نبود بلکه تا همين دهه‌هاي اخير بصورت يک پديده جالب توجه به آن نگاه مي‌شد.
ساختار بلور مايع
نظم ساختاري بلور مايع ، چيزي بينابين نظم ساختاري مايع و جامد است. تغييرات فاز بين فازهاي جامد مايع و مايع ، از طريق گرما کردن در مورد بلورهاي مايع توموتروپ و يا مخلوط کردن ماده دوم در مورد بلورهاي مايع ليوتروپ ميسر مي‌شود. بلورهاي مايع ترموتروپ معمولا از مولکولهاي آلي (کربن دار) تشکيل مي‌شوند. اين مولکولها يا خطي هستند و قسمت مرکزي آنها سخت است و دنباله‌هاي انعطاف پذير در يک سر و يا در دو سرشان دارند يا دايره‌اي هستند و قسمت مرکزي شان قرصي و سخت است و 4 تا 8 دنباله انعطاف پذير بطور شعاعي از آن خارج مي‌شوند. بلورهاي مايع ترموتروپ به دسته‌هاي زير تقسم مي‌شوند:
بلور مايع نيماتيک
بلور نيماتي معمولا از مولکولهاي آلي ميله‌اي شکل ساخته مي‌شود. همانند مايعات ، اين نوع بلورهاي مايع فقط از لحاظ مولکولي داراي نظم کوتاه برد هستند. برخلاف مايعات در اين محورهاي بلند مولکولها همگي بطور متوسط هم سو هستند. از اينرو بلور نيماتيم را مي‌توان بلور جهت دار دانست. اين بلور مايع همانند مايع سلولي جريان پيدا مي‌کند، اما از نظم بسيار بيشتري برخوردار است.
بلور مايع اسمکتيک
بلور مايع اسمکتيک هم از مولکولهاي ميله‌اي ساخته مي‌شود، ولي نظم مولکولها در آن بصورت لايه و هم صفحه‌اي است. در هر لايه ، مولکول فوق نظم کوتاه برد مايع گونه دارند. بدين سان ، بلور مايع اسکمتيک را مي‌توان تناوبي يا بلور بين در يک بعد و بي نظم يا مايعي در دو بعد ديگر داشت. بلور اسکمتيک مانند بلور سيستماتيک تحت تأثير وزن جريان پيدا مي‌کنند. بسته به اينکه ميله‌ها در هر لايه مثلا بصورت مايل يا راست ايستاده باشند. با زير دسته‌هاي متعددي از فاز اسکمتيک روبرو مي‌شويم.
بلور مايع کوکستريک
بلور مايع کوکستريک شبيه نيماتيک است، اما بجاي اينکه ميله‌ها در همه جا يکسان باشد، در نقاط مختلف دست خوش تغيير جهت مي‌شود که اين امر در نهايت ساختاري مارپيچي پديد مي‌آورد. اگر صفحاتي عمود بر محور مايع در نظر بگيريم در هر صفحه سمتگيري منظمي همانند فاز نيماتيک روبرو مي‌شويم. جهت موضعي اين سمتگيري در هر صفحه نسبت به صفحات مجاورتي کمي چرخيده است.
بلور مايع ديسکوتيک دياستوئي
بلور مايع ديسکوتيک ياستوني از مولکولهاي قرص شکل تشکيل شده است. مولکولها در ستونهايي مرتب مي‌شوند که نسبتا شبيه به ستونهاي ميله يا مهره‌هاي تخته نرم هستند، در هر ستون فقط نظم کوتاه برد وجود دارد. اما ستونها بطور تناوبي در دو بعد مرتب مي‌شوند و ترکيب آنها معمولا بصورت شبکه شش گوش است. بدين سان ، بلور مايع ديسکونيک در دو بعد منظم و در يک بعد بي نظم است.
.jpg)
اساس فيزيکي مايع تريوتروپ
در بلورهاي مايع ترموتروپ ، گرم کردن ماده جامد منجر به فاز آي بلور مايع بيشتر مي‌شود، منظور اين است که بجاي تبديل مستقيم از فاز جامد به فاز مايع همسانگرد ، اين مواد گرم شدن از يک يا چند فاز بلور مايع عبور مي‌کنند.
بلور ------> نيماتيک ------> اسمکتيک ------> مايع همسانگرد
اساس فيزيکي مايع اسکمتيک
در تبديل از بور به اسکمتيک ، جسم بسيار نرم مي‌شود و تحت برش جريان پيدا مي‌کند. اگر چه اغلب اگر گذارهاي بين فازهاي متمايز اجسام ناپيوسته‌اند. فاز اسمکتيک بطور پيوسته به فاز نيماتيک تبديل مي‌شود که آنرا گدازهاي مرتبه دوم مي‌گويند. نيماتيکها معمولا نسبت به فازهاي اسمکتيک چسبندگي کمتري دارند. و اگر اقدامات خاص براي جهت دادن آنها صورت نگيرد، ظاهري کدر يا گل آلود دارند که اين هم بخاطر حضور ناحيه‌هاي متعددي است که هر ک سمتگيري مولکولي خاص خود را دارد. اين کدري به هنگام تبديل بلور مايع اسمکتيک به مابع همسانگري ناگهان از بين مي‌رود. به همين دليل نقطه گذار نيماتيک - اسمکتيک را گاهي نقطه شفاف شدگي مي‌نامند.
خواص برجسته بلور مايع
* در مايع‌ها اتمها و مولکول ها تقريبا آزادنه حرکت مي‌کنند و روي يکديگر مي‌لغزند و در مقياس ميکروسکوپيکي بسيار نامنظم‌اند. اما به دليل نيروي دافعه کوتاه برد ميان اتمها يا مولکولهاي مايع ، تا اندازه‌اي در مايع‌ها نظم کوتاه بردي ديده مي‌شود.
* از آنجا که نظم مکاني دور برد در مايع‌ها وجود ندارد ، مايع‌ها در مقابل تغيير شکل برشي ، مقاومتي از خود نشان نمي‌دهند و تحت تاثير وزن يا نيروهاي ديگر به آزادي جريان مي‌يابند.
* نظم ساختاري بلورهاي مايع ، چيزي بينابين نظم ساختاري مايع و جامد است . شکل زير تفاوت بين سه حالت مختلف جامد ، بلور مايع و مايع را نشان مي‌دهد.
کاربرد بلور مايع
* به دليل شکل ميله‌اي مولکولهاي تشکيل دهنده بلورهاي مايع نيماتيک و اسمکتيک در برابر نور و ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي پاسخي ناهمسانگرد دارند، بدين سان مي‌توان از ميدان الکتريکي براي کنترل حتي از مولکولهاي بلور مايع نيماتيک مي‌گيرند استفاده کرد و اين امر به نوبه خود ميزان نور بازتابيده يا گذرنده را تغيير مي‌دهد، استفاده از اين اثر در صفحات نمايي بلور مايع که در ماشينهاي حساب ، ساعت ديجيتالي و حتي تلويزيونهاي مينياتوري کاربرد دارد رايج است.
* ساختار مارپيچي مشخصه بلورهاي مايع کوسترتيک به عنوان توري براي نور مرئي قابل استفاده است. ترکيبات کولسترتيک معمولا با رنگ روشن و براق ديده مي‌شوند. چون ميزان براق بودن آنها به دما بستگي دارد، از رنگ وابسته به دماي اين بلورهاي مايه در بعضي دماسنجها بهره برداري مي‌شود.
منبع: http://atwis.com/س