Применение жидких ристаллов

Аморфные твердые тела

Кристаллы

Твердые вещества делятся на кристаллы и аморфные вещества. К жидким веществам относятся текучие вещества не обладающие дальним порядком и анизотропией. Отдельно следует выделить жидкие кристаллы.

Твердое тело – конденсированное агрегатное состояние вещества, которое может находиться в кристаллическом либо аморфном состоянии. Твердое тело характеризуется стабильностью формы и характера теплового движения молекул, совершающих колебательные движения вокруг положений равновесия.

Минералы, металлы, сплавы, полимеры, стекло, органические материалы, такие как дерево – примеры твердого тела.

греч. κρύσταλλος, первоначально — лёд, в дальнейшем — горный хрусталь, кристалл. Твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку. Они характеризуются наличием дальнего порядка в расположении атомов.

Основной отличительный признак кристаллов — присущее им свойство анизотропии, то есть зависимость их свойств от направления, тогда как в изотропных (жидкостях, аморфных твёрдых телах) или псевдоизотропных (поликристаллы) телах свойства от направлений не зависят.

К аморфным относятся твердые тела, характеризующиеся отсутствием дальнего порядка (имеют только ближний порядок). Атомы в таких материалах располагаются так же, как и в жидкостях, т.е. они упорядочены лишь в пределах нескольких межатомных расстояний от каждого атома, принятого за центральный. Иначе говоря, для стекол характерен ближний порядок в расположении атомов, а не дальний, как в кристаллической структуре. При нагревании отсутствует резкий переход от вязкого текучего состояния к твердому. С течением времени (стекло, асфальт) при ненулевой температуре в свободном состоянии под действием гравитации меняет форму (растекание). Аморфное вещество с течением времени переходит в стабильное кристаллическое состояние.

Жидкие кристаллы

Сегментный и точечный ЖК-дисплёй.

Жи́дкие криста́ллы (сокращённо ЖК) — вещества, обладающие одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропия). По структуре ЖК представляют собой жидкости, похожие на желе, состоящие из молекул вытянутой формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости. Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности. Все формы жизни так или иначе связаны с деятельностью живой клетки, многие структурные звенья которой похожи на структуру жидких кристаллов.

Следует разделить идеальный и реальный кристалл. Идеальный кристалл — это, по сути, математический объект, имеющий полную, свойственную ему симметрию, идеализированно ровные гладкие грани и т. д. Реальный кристалл всегда содержит различные дефекты внутренней структуры решетки, искажения и неровности на гранях и имеет пониженную симметрию многогранника вследствие специфики условий роста, неоднородности питающей среды, повреждений и деформаций. Реальный кристалл не обязательно обладает кристаллографическими гранями и правильной формой, но у него сохраняется главное свойство — закономерное положение атомов в кристаллической решётке. Нарушения идеальной периодичности могут быть обусловлены химическими примесями, незаполненными (вакантными) атомными узлами, атомами внедрения (в промежутках между узлами), а также дислокациями. Во многих случаях подобными нарушениями или отклонениями от строгой периодичности существенным образом определяются физические свойства кристаллических твердых тел. Управляя концентрацией подобных дефектов или целенаправленно создавая их, можно получать «наперед заданные» свойства твердых тел. Такая технология играет первостепенную роль, например, в области полупроводниковой микроэлектроники.

Монокристалл - твердое тело, в котором упорядоченное расположение атомов или ионов распространяется на весь его объем. Поликристалл – твердое тело, объем которого разбит на монокристаллические области разной ориентации. Текстурированный поликристалл – содержит частично ориентированные монокристаллические объемы (зерна).

Полиморфные и аллотропные формы твердого тела характеризуются различной структурой строения вещества одного химического состава.

Примеры строения различных модификаций углерода (аллотропные формы)
a: алмаз, b: графит, c: лонсдейлит
d: фуллерен — букибол C₆₀, e: фуллерен C₅₄₀, f: фуллерен C₇₀
g: аморфный углерод, h: углеродная нанотрубка

ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ раздел физики, изучающий структуру и свойства твердых и жидких тел. Научные данные о микроструктуре веществ и о физических и химических свойствах составляющих их атомов необходимы для разработки новых материалов и технических устройств.