Застосування рідких кристалів

1888 року ботанік Фрідріх Рейнітцер (Прага) вивчав холестерилбензоат — похідну холестеролу з моркви. При 145,5 °C кристали плавилися в каламутну рідину, і лише при 178,5 °C вона ставала прозорою. Фізик Отто Леман дослідив ці речовини в поляризованому світлі й назвав їх «рідкими кристалами».

Напрямок, у який дивляться довгі осі молекул, — це директор n. Параметр порядку S = ⟨(3cos²θ − 1)/2⟩: у кристалі ≈ 1, у нематику 0,3–0,8, у рідині 0. Термотропні РК залежать від температури, ліотропні — від концентрації (мило, мембрани, розчин кевлару).

• Молекули з Δε > 0 (5CB, Δε ≈ +11) стають вздовж поля, з Δε < 0 — впоперек. Поворот починається вище порога ≈ 1–2 В (ефект Фредерікса).
• Нематик має два показники заломлення: n_∥ і n_⊥; для 5CB Δn ≈ 0,18–0,2. На цьому «подвійному променезаломленні» побудовані дисплеї.
• Вище точки просвітлення порядок зникає, ефекти зникають; на морозі РК стає в'язким і повільним.

1. Підсвітка дає неполяризоване світло, перший поляризатор лишає одну площину коливань.
2. Без напруги директор закручений на 90° (TN, 1971, Шадт і Гельфріх), шар повертає площину поляризації, і схрещений аналізатор пропускає світло.
3. З напругою молекули випрямляються вздовж поля, поворот зникає, світло гаситься.
4. Проміжна напруга дає півтони. Круглі вставки внизу — вид уздовж променя. Модель спрощена: поріг ≈ 1,5 В, насичення ≈ 4 В.

Структура відбиває світло за умовою Брегга: λ = n·p (n ≈ 1,5). Наліпка умовно налаштована на 30–40 °C: 700 нм при 30 °C, 450 нм при 40 °C. Реальні плівки з ефірів холестеролу підбирають під потрібний інтервал, часто лише 1–5 °C. Поза ним відбиття в ІЧ або УФ, і плівка здається прозорою.