2.3.5   Ciekłe kryształy

Ciekłe kryształy łączą własności cieczy i ciała krystalicznego. Stan ciekło-krystaliczny utracił uporządkowanie trójwymiarowe charakterystyczne dla stanu krystalicznego lecz zachował uporządkowanie dwuwymiarowe. Jest więc stanem bardziej uporządkowanym niż ciecz.

Większość ciekłych kryształów zbudowana jest z długich, wąskich cząsteczek organicznych. Cząsteczki te muszą mieć grupy polarne zapewniające im odpowiednie ułożenie w stanie ciekłym zmierzającą do pewnego uporządkowania molekuł. Można wyróżnić trzy podstawowe struktury ciekłokrystaliczne: smetyczną (4.16a), nematyczną (4.16b) i cholesteryczną (rys. 4.16c).

W strukturze smetycznej cząsteczki organiczne w poszczególnych warstwach są ułożone równolegle. Kryształy smetyczne są nieprzeźroczyste i lepkie. Płaszczyzny mogą się przemieszczać równolegle (rys.4.16a). 

     Rys.4.16a.

W strukturze nematycznej cząsteczki są równoległe względem siebie lecz nie są zorganizowane w płaszczyzny. Te ciekłe kryształy są bardziej przeźroczyste i mniej lepkie niż kryształy smetyczne (rys.4.16b).

     Rys.4.16b.

Często kryształy smetyczne przechodzą w nematyczne w miarę wzrostu temperatury.

Ciekłe kryształy o budowie cholesterycznej posiadają podobną budowę do kryształów nematycznych . W tym przypadku cząsteczki w kolejnych warstwach są jednak  zorientowane jedna względem drugiej. W ten sposób cząsteczki w poszczególnych płaszczyznach są obrócone wokół osi prostopadłych do ich środków (rys. 4.16c) i tworzą spiralę.

    Rys.4.16c.

 Całkowity obrót o  ma przeważnie miejsce, gdy osiągnięta zostanie odległość długości światła widzialnego. Z tego też powody substancje o budowie cholesterycznej posiadają zdolność odbijania światła o różnej długości fali (kolorze) w zależności od temperatury, ponieważ zmiana temperatury powoduje zmianę struktury spirali. Zmiana zabarwienia ciekłych kryształów cholesterycznych w wyniku temperatury znalazła praktyczne zastosowanie (sporządzanie map temperaturowych w medycynie).

Również pole elektryczne  może mieć wpływ na strukturę ciekłego kryształu powodując zmiany zabarwienia odbitego światła lub zmiany przejrzystości kryształu. Zjawisko to zostało wykorzystane do konstrukcji wyświetlaczy cyfrowych w kalkulatorach, zegarkach, aparaturze naukowej etc. Rys.4.17 przedstawia budowę ciekłokrystalicznego wyświetlacza cyfrowego.

     Rys. 4.17. Budowa ciekłokrystalicznego wyświetlacza  cyfrowego.