دانلود مقاله کریستال مایع با فرمت ورد ودر 15 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله

کریستال مایع

کریستال مایع با اینکه مایعات معمولاً همسانگرد (ایزوتروپ) هستند، حدود ۲۰۰ماده شناخته شده‌اند که در حالت مایع و در دماهایی بالاتر از دمای ذوبشان خواص ناهمسانگرد دارند. معمولاً به این مواد کریستال‌ها(بلورها)ی مایع گفته می‌شود.

مایعات ناهمسانگرد

اصطلاح کریستال مایع یک پارادوکس است. زیرا واژه کریستال به وجود یک شبکه فضایی خاص اشاره می‌کند اما تشکیل شبکه بلوری در مایعات امکان‌پذیر نیست. در این نوع مواد، جهت‌گیری مولکولی خاصی در شرایط مشخص اتفاق می‌افتد بنابراین بهتر است آنها را مایعات ناهمسانگرد بنامیم.

تاریخچه

در سال ۱۸۸۸، یک گیاه‌شناس اتریشی به نام فردریک رینیتزر هنگام کار در دانشگاه آلمانی پراگ، کلسترول را از هویج استخراج می‌کرد تا فرمول شیمیایی آن را بدست آورد. راینیتزر خواص شیمی-فیزیکی مشتقات مختلف کلسترول را آزمایش کرد. چند تن از محققان و همکاران وی تا پیش از آن، اثرات رنگی متمایزی را هنگام سرد کردن مشتقات کلسترول، دقیقاً بالای نقطه انجماد مشاهده کرده بودند. راینیتزر خودش پدیده‌ای مشابه را در بنزوات کلسترول یافت. ولی رنگ‌ها در نزدیکی نقطه انجماد بنزوات کلسترول، در ویژه‌ترین شکلشان نبودند. راینیتزر دریافت که بنزوات کلسترول مانند سایر ترکیبات ذوب نمی‌شود، بلکه بطور واضح دو نقطه ذوب دارد. در ۱۴۵٫۵درجه سانتیگراد ذوب شده و تبدیل به یک مایع کدر می‌شود، و در ۱۷۸٫۵درجه سانتیگراد دوباره ذوب شده، و مایع کدر به یکباره شفاف می‌شود. بعلاوه، این پدیده برگشت پذیر بود. راینیتزر برای کمک گرفتن از یک فیزیکدان، در ۱۴مارس ۱۸۸۸، نامه‌ای به اوتو لهمان نوشت. آنها نامه‌هایی با هم مبادله کردند. لهمان هم بر روی شاره کدر حالت میانی آزمایش‌هایی انجام داد و گزارش کرد که بلوری شدن را دیده است. راینیتزر هم به همین نتایج دست یافت. مبادله نامه با لهمان در ۲۴آوریل با انبوهی از سؤالات بی پاسخ به پایان رسید. راینیتزر نتایج خودش را که با نتایج لهمان مطابقت داشت، در۳مه ۱۸۸۸، در یک نشست در انجمن شیمی وین ارائه داد. تا این زمان راینیتزر سه سیمای متفاوت از کریستال‌های مایع کلستریک را کشف کرده بود. (این نام، بعدها در سال ۱۹۲۲توسط جرج فریدل به آنها اطلاق شد.)

لهمان فوراً یک مطالعه سیستماتیک را شروع کرد.در ابتدا با بنزوات کلسترول و سپس با ترکیبات مرتبط که آنها هم پدیده دو ذوبی را بطور مشخص نشان می‌دادند.او با میکروسکوپش هم پلاریزاسیون نور را در این ترکیبات دید و هم رفتار این مواد را در دمای بالا مشاهده کرد. فاز میانی کدر که او دیده بود، یک شاره بود و جاری می‌شد ولی سایر فازها، حالت جامد داشتند. در پایان اوت ۱۸۸۹او مقاله خودش را برای یک نشریه آلمانی ارائه داد. در ابتدای قرن ۲۰، کریستالهای مایع، بین دانشمندان شناخته شده نبودند. در سال ۱۹۶۹هانس کلکر موفق شد ماده‌ای را که فاز نماتیک دارد،BBA p-Methoxybenzyliden-p-n- butylanilinدر دمای اتاق سنتز کند. قدم بعدی برای تجاری کردن نمایشگرهای کریستال مایع، سنتز کردن یک ماده شیمیایی پایدار دیگر (cyanobiphenyls) با دمای ذوب پایین توسط جرج گری بود. در سال ۱۹۹۱، زمانی که استفاده از نمایشگرهای کریستال مایع در زندگی روزمره نسبتاً رواج یافته بود، پیر ژیل دوژانس جایزه نوبل فیزیک را برای «کشف روش‌های گسترده برای مطالعه پدیده‌های نظم در سیستم‌های ساده‌ای که می‌تواند به شکل‌های پیچیده‌تری از ماده، بخصوص کریستالهای مایع و پلیمرها، تعمیم داده شود» از آن خود کرد.

نمونه‌هایی از کریستال‌های مایع

پی-آزوکسی آنیزول

سدیم استئارات

آمونیوم اولئات

مي دانيم كه مواد در سه حالت جامد،مايع و گاز وجود دارند.عنوان “كريستال مايع ” ممكن باعث گيج شدن بشود.چطور ميشود كه يك مايع كريستاله باشد؟اگر چه “كريستال مايع ” يك وصف صحيحي از هردو حالت انتقال مواد و آرايش مولكولها در بسياري از مواد است.

بسياري از مواد بيشتر از يك حالت دارند.براي مثال آب بصورت جامد(يخ) ، مايع يا گاز (بخارآب) وجود دارد.حالتهاي آب وابسته به دماست.در زير صفر درجه سانتيگراد آب بصورت جامد وجود دارد .در دماي بالاي صفر درجه سانتيگراد يخ شروع به ذوب شده و آب به مايع تبديل مي شود.وقتي دما تا 100 درجه سانتيگراد افزايش يابد آب كاملا به بخار تبديل مي شود.بعضي ازمواد ديگر در حالتهاي ديگري از جامد،مايع يا گاز وجود دارند. cholesterol myristate (يك مشتق از كلسترول)در زير 71 درجه سانتيگراد كريستال جامد است.وقتي جامد تا 71 درجه سانتيگراد گرم مي شود ،آن به مايع ابري شكل تبديل مي شود.وقتي مايع ابري شكل تا دماي 86 درجه سانتيگراد گرم شود،آن به مايع شفافي تبديل مي شود. Cholesterol myristate از يك حالت جامد به يك حالت متوسط(مايع ابري)در 71 درجه سانتيگراد و از حالت متوسط به يك حالت مايع در 86 درجه سانتيگراد تبديل مي شود.بنابراين حالت متوسط يك حالت كريستالي جامد و مايع است.كه آن را حالت كريستال مايع مي نامند.