Cristale Lichide

Cristalele lichide reprezinta o categorie importanta de materiale, care se caracterizeaza prin aceea ca trecerea din faza solida in faza lichida se face prin mai multe faze intermediare stabile. In aceste faze intermediare, materialele respective se caracterizeaza printr-o anizotropie accentuata a structurii precum si a proprietatilor lor fizice. Aceste calitati le-au facut extrem de interesante pentru diferite aplicatii tehnologice.

Cristalele lichide sunt conoscute de peste un secol, gratie studiilor lui F.Reinitzer(1888), O.Lehman, L.Gatterman, D.Verlonder, R.Schenk, G.Friedel si F.Grandjean. Denumirea de cristale lichide a fost data de catre fizicianul german O.Lehman(1889). Aceasta denumire paradoxala, care asociaza cuvinte ce denumesc doua stari de agregare diferite ale materiei, atrage atentia asupra caracterului special al acestor substante. Ele se caracterizeaza prin aceea ca fata de celelalte substante, cristalele lichide mai prezinta si o alta stare, mai speciala, care se poate numi “lichid-cristalina”, avand caracteristici atat de solid cat si de lichid.

Terminologia si clasificare cristalelor lichide a fost facuta de G.Friedel, care in lucrare sa “Les Etat Mesomorphes de la Matiere”(1922), introduce termenii de cristal lichid nematic, cristal lichid colesteric si cristal lichid smectic, utilizati si astazi.

In anii ’70, domeniul cunoaste o dezvoltare foarte rapida si spectaculoasa a cercetarilor fundamentale si aplicate, dupa ce Fergason in 1964 si Heilmeier in 1968 atrag atentia asupra posibilitatilor de utilizare a cristalelor lichide pentru dispozitivele de afisaj. In tara noastra cercetarile in acest domeniu au fost initiate in 1974 de catre acad.prof.dr.Ioan Ursu la I.F.A.-Bucuresti. In prezent, cercetari in acest domeniu se fac la I.F.A Bucuresti, la Universitatea Politehnica Bucuresti ( Cornelia Motoc, M.Honciuc, I.Cuculescu, D.Rosu, R.Bena, s.a ) etc.

In ultimii ani domeniul a cunoscut o puternica dezvoltare interdisciplinara si au fost sintetizat un numar impresionant de compusi lichid-cristalini. Daca pana in 1982 se cunosteau 14.000 de compusi, in 1992 numarul lor depasea cifra de 50.000. Utilizarea cristalelor lichide la diverse dispozitive de afisaj a determinat o cercetare intensa a proprietatilor lor fizice si chimice. Studiul starii lichid-cristaline este extins si in domeniul biochimiei, biologiei, chimiei organice etc., prin investigarea unor materiale din domeniul detergentilor, lipidelor, steroizilor, polimerilor lichid-cristalini ca si in studiul membranelor, a interactiunilor moleculare, etc.

Starea de cristal lichid se intalneste la compusi organici: acizi, azo-compusi, eteri, colesterici. Trasaturile structurale caracteristice moleculelor ce formeaza faza de cristal sunt urmatoarele : - a) Moleculele sunt alungite – starea de cristal apare mai usor daca moleculele

au parti asezate in plan asa cum este de exemplu ciclul benzenic.

-b) Grupuri dipolare slabe plasate la extremitatile moleculelor.

-c) Moleculele sunt puternic polare si prezinta grupari usor polarizabile.

Forma generala a unui cristal lichid este :

Deci ele sunt formate din doua molecule de benzen legate printr-o molecula rigida X, avand la capete doua terminatii flexibile R.

Clasificare cristalelor lichide :

Clasificarea cristalelor lichide facuta de G.Friedel în 1922, se bazeaza în esenta pe simetria structurii lor. Astfel, exista trei clase mari de cristale lichide: cristale lichide nematice(CLN), cristale lichide colesterice(CLC) si cristale lichide smectice(CLS).

Substantele care trec în faza de cristal lichid prin modificarea temperaturii se numesc cristale lichide termotrope, iar cele care trec în faza de cristal lichid prin modificarea concen-tratiei lor în solutie se numesc cristale lichide liotrope. Cristalele lichide termotrope sunt importante din punct de vedere al cercetarilor fundamentale cât si al aplicatiilor tehnologice, iar cristalele lichide liotrope, pe de alta parte, sunt importante datorita rolului lor în sistemele biologice si tesutul viu.