液晶是一种物质状态,如液体、固体和气体。
2018-10-11

液晶是一种物质状态,如液体、固体和气体。术语“液晶”用于表示在特定条件下呈现液相的材料。为了了解液晶相与液相或固相的区别,有必要了解这些相的定义。

区别在于物质在分子、原子或亚原子水平上的顺序。秩序是物质内部储存能量的函数,因此也是物质温度的函数。因此,可以说温度等于运动。绝对零度(0开尔文)下没有运动。非常接近绝对零度,一种叫做“玻色-爱因斯坦凝聚态”的物质状态可以存在。离绝对零稍远一点,我们有固体,其特征是组成物质的分子、原子和离子的有限运动。这种有限运动是分子内部的振动,是围绕固定位置的振动。例如,在晶体中,分子内的重心围绕晶格上的固定位置振动,而非球形分子的总取向则围绕优选取向振动。
当固体熔化时,这种长程有序(固定的平均位置,固定的平均方向,数千个分子单元)就会分解。当达到熔点时,如果两个长程有序(位置和方向)同时消散,就会形成液相。在液体中,仍有一定程度的有序性,但只在很短的范围内(即几个分子之间)。水分子之间的氢键就是一个很好的例子。当温度升高时,这个短程序消失,分子在运动中变得完全独立时,我们说的是气体或蒸汽。最后,当电子或其他亚原子粒子失去它们相对于分子其余部分的顺序时,我们谈到等离子体。
自然界并不要求每一个相都是形成的:有些物质可以在没有液相的情况下从固态变成气态。自然也不要求在同一温度下,位置顺序和方向顺序在一个步骤中消失。根据环境条件,如混合物中的压力或溶剂浓度,当改变材料的温度时,可能会跳过相或出现附加相。如果在熔点处失去了位置顺序,但在较高的温度下保持了方向长程顺序,则形成液晶相。所有取向的长程有序度丢失的温度称为清点,因为在这样的温度下,典型的乳白色液晶转变为透明液体。
在保持方向顺序的情况下,位置长程顺序会逐步丢失。结果表明,它们之间可以存在许多不同几何形状和不同相变温度的液晶相。在某些阶段,液晶是分层排列的。它们被称为近晶相,字母用来区分不同的几何结构(近晶a,smc,smi…)。柱状相的分子排列成柱状。无长程位置顺序的液晶相称为向列相,在显示器中应用最为广泛。





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