Υγρός κρύσταλλος
From Wikipedia, the free encyclopedia
Οι υγροί κρύσταλλοι (αγγλικά: liquid crystals, ΥΚ) είναι μεσοφάσεις μεταξύ κρυσταλλικών στερεών και ισοτροπικών υγρών. Εμφανίζονται σε συστήματα μορίων τα οποία παρουσιάζουν ασυμμετρία. Αυτή η ασυμμετρία αναφέρεται είτε στο σχήμα τους είτε στην κατευθυντικότητα την οποία εμφανίζουν όσον αφορά τις διαμοριακές αλληλεπιδράσεις στις οποίες συμμετέχουν. Ασυμμετρία ως προς το σχήμα εμφανίζουν για παράδειγμα ραβδόμορφα (rod-like) ή δισκόμορφα (disc-like) μόρια. Ο λόγος μεταξύ του μήκους προς τη διάμετρο και ο λόγος μεταξύ της διαμέτρου και του πάχους αντίστοιχα είναι περίπου ίσος με 5 ή μεγαλύτερος.
Οι υγροί κρύσταλλοι είναι υλικά που έχουν τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά και των υγρών και των κρυσταλλικών στερεών. Για πολλά υγροκρυσταλλικά υλικά οι υγροκρυσταλλικές φάσεις, αποκαλούμενες επίσης και ως μεσοφάσεις, εμφανίζονται σε μια σειρά θερμοκρασιών μεταξύ αυτών, θερμοκρασίες στις οποίες τα υλικά είναι κανονικά υγρά και στερεοί κρύσταλλοι. Για άλλα υγροκρυσταλλικά υλικά, είναι κυρίως οι συγκεντρώσεις διαφορετικών συστατικών που καθορίζουν τις φάσεις. Πολλά διαλύματα ή καθαρές ενώσεις διαμορφώνουν διάφορες ευδιάκριτες φάσεις σε διαφορετικές θερμοκρασίες ή συγκεντρώσεις. Αρκετές χιλιάδες ενώσεις έχουν υγροκρυσταλλικές φάσεις. Πολλά βιολογικά υλικά, όπως οι μεμβράνες κυττάρων, επιδεικνύουν επίσης υγροκρυσταλλική συμπεριφορά. Δεδομένου ότι οι υγροί κρύσταλλοι έχουν και τη δυνατότητα να ρέουν αλλά και την ανισοτροπία των κρυστάλλων, επιδεικνύουν πολλές ιδιότητες μεγάλου ενδιαφέροντος και, συχνά, πρακτικής σπουδαιότητας [1].
Οι υγροί κρύσταλλοι είναι επομένως ρευστά τα οποία παρουσιάζουν ανισοτροπία κατ’ επέκταση και στις φυσικές ιδιότητες τους ενώ εμφανίζουν αταξία από άποψη μοριακής τάξης, τουλάχιστον σε μία από τις τρεις διαστάσεις του χώρου και κάποια τάξη, μοριακών προσανατολισμών ή θέσεων, τουλάχιστον σε μία διεύθυνση.
Η ταξινόμηση των υγρών κρυστάλλων βασίζεται στις ιδιότητες των φάσεων που σχηματίζουν αλλά και στις ιδιότητες των μορίων που τους απαρτίζουν. Έχουμε τις εξής κατηγοριοποιήσεις:[2]
- Ανάλογα με τη θερμοδυναμική παράμετρο (θερμοκρασία ή συγκέντρωση διαλύματος) που μεταβάλλεται για να επιτευχθεί η μετατροπή στην υγροκρυσταλλική κατάσταση, οι υγροί κρύσταλλοι διακρίνονται σε θερμοτροπικούς, λυοτροπικούς και αμφιτροπικούς.
- Ανάλογα με το είδος της μοριακής τάξης που παρουσιάζουν, οι υγροί κρύσταλλοι διακρίνονται σε νηματικούς, σμηκτικούς (Α, Β, C, F, I) και κιονικούς (εξαγωνικοί, ορθογωνικοί, με ή χωρίς τάξη στις στήλες, επικλινείς ή όχι).
- Ανάλογα με την ασυμμετρία των μορίων που τους απαρτίζουν, οι υγροί κρύσταλλοι διακρίνονται σε καλαμιτικούς, δισκοτικούς, τύπου μπανάνας, πυραμιδικούς, σανιδικούς κλπ.
- Ανάλογα με την ύπαρξη και το είδος χημικής σύνδεσης μεταξύ των μοριακών τμημάτων που δημιουργούν την υγροκρυσταλλική τάξη, γίνεται διάκριση σε μονομερικούς υγρούς κρυστάλλους (ή απλούς ΥΚ, ή και ΥΚ, χωρίς άλλο προσδιορισμό), ολιγομερικούς ΥΚ, πολυμερικούς (κύριας αλυσίδας, πλάγιας υποκατάστασης κλπ), δενδριτικούς κλπ.