Жидкие кристаллы

Жидкими кристаллами называются вещества находящиеся в промежуточном (мезофазном) состоянии между изотропной жидкостью и твердым кристаллическим телом. Обладая текучестью они имеют анизотропию свойств (оптических). Открыы в 1888г. австрийским ботаником Рейнитцером.

Твердое тело жидкий кристалл изотропная жидкость.

Такое состояние образуют в основном органические соединения с удлиненной палочкооборазной формой молекул, многие из ароматического ряда (например, пара: метоксибензилиден – р – n – бутиланилин (МББА)), более 3000 соединений. Т мезофазы мало, но у некоторых включают комнатную температуру. Расширяют Т смеси: (МББА (C₁₈H₂₁NO) + ЭББА (C₁₉H₂₃NO), Т от -5^оС до +60^оС. Используется в калькуляторах.

По признаку общей симметрии жидкие кристаллы подразделяют на:

• смектические – слоистое строение, оси и центры тяжести молекул параллельны, имеют высокую вязкость, применяются редко.

• нематические – симметрия более низкого порядка (оси параллельны, а центры тяжести молекул ориентированы беспорядочно). Скольжение слоев возможно вдоль общего направления (нематического директора)

• х олестерические – в каждом слое имеется свой нематический директор, расстояние между слоями  300 нм. С изменением температуры изменяется шаг между слоями, в результате изменяется длина волны рассеянного излучения. Отсюда меняется цвет жидких кристаллов. Изменение цвета при изменении температуры называется термохромным эффектом и используется в цветовых термометрах, для визуализации ИК и СВЧ излучения. Можно измерять температуру от -40 до 250С с точностью 0,01С и даже тысячные доли С. По свойствам нематики имеют =10⁶-10¹⁰ Ом·м. Для получения цветных изображений в жидкие кристаллы иногда вводят красители, молекулы которых ориентируется также как жидкие кристаллы.

Используются в индикаторных устройствах (дисплеи, табло, циферблаты часов, измерительных приборов). Имеют низкую потребляемую мощность 10^-4-10^-6 Вт/см, совместимы с ИС, дешевы. Используется также для изготовления электрооптических ячеек управления световым потоком в результате проявления эффекта динамического рассеяния света при изменении в жидких кристаллах электрического поля. Турбулентность в мезофазе при определенной напряженности поля дает центры рассеяния.

Недостатки жидких кристаллических индикаторов – малое быстродействие, старение из-за электро и фотохимических процессов.

Материалы для твердотельных лазеров

Лазер - источник оптического когерентного излучения, характеризующийся высокой направленностью и большой плотностью энергии. В основе лежит явление вынужденного (стимулированного) излучения. Рабочее тело лазера состоит из матрицы и активатора:

Лазер	Матрица	Активатор		кпд, %
Рубиновый	Al2O3	Cr^3+	0,7	1
Y-Al гранат с Nd	Y3Al5O12	Nd^3+	1,06	5-7
Алюминат иттрия c Nd	YAlO3	Nd^3+	1,06	1
Флюорит с Ду	CdF2	Ду^2+	2,36	2
Шеелит с Nd	CdWO4	Nd^3+	1,06	1,7

А также оксидные и фторбериллатные стекла, цирконаты и т.п.