Hva er Nematic Liquid Crystal?

Nematic flytende krystall er en gjennomsiktig væske som endrer polariteten til lysbølger som passerer gjennom den. Ordet "nematisk" kommer fra det greske ordet for tråd, og beskriver trådlignende formasjoner som kan dannes i flytende krystall. Nematic flytende krystall brukes ofte i LCD-skjermer (LCD), slik som på digitale klokker.

Flytende krystaller er et mellomliggende smeltetrinn mellom faststoff og flytende tilstand. I 1888 oppdaget en østerriksk forsker ved navn Freidrich Reinitzer staten da han utførte eksperimenter på et stoff som ble kalt kolesterolbenzoat. Stoffet, bemerket Reinitzer, hadde to distinkte smeltepunkter. I den første ble det en overskyet væske, og i den andre ble den gjennomsiktig. Reinitzers observasjoner inkluderte begrepene om at den uklare eller krystallinske tilstanden endret polariteten til lysbølger som passerer gjennom den, et konsept som er viktig for utviklingen av LCD.

Reinitzer utviklet aldri praktiske anvendelser av flytende krystallteknologi, og forskning på krystallinske tilstander ble i stor grad forlatt på begynnelsen av 1900-tallet. I 1969 opprettet en forsker ved navn Hans Keller et stoff som ville krystallisere nematisk ved romtemperatur. Denne oppdagelsen førte til muligheten til å kommersialisere produktet, og nematiske krystaller ble ekstremt nyttige innen skjermteknologi.

De tre sakstilstandene som folk flest lærer om i naturfagklasse er flytende, gass og fast stoff. Flytende krystall er en fjerde tilstand, et sted mellom væsker og faste stoffer, og lar noen former for materie passere gjennom den. Som flytende stoffer har flytende krystallmolekyler ikke noen posisjonsrekkefølge, men som et fast stoff kan molekylene i flytende krystall ha organisatorisk orden, noe som betyr at de har en tendens til å peke mot en retning over tid. Den nematiske flytende krystall er en høye temperaturfase i krystalliseringsprosessen, hvor molekyler har lang rekkevidde organisatorisk orden.

Lysbølger fra naturlige eller kunstige lyskilder vibrerer i mange retninger. Hvis de fleste av vibrasjonene har en tendens i en bestemt retning, sies lyset å være polarisert. Ved å lede lysbølger gjennom nematisk flytende krystall endres polarisasjonen, vanligvis ved å rotere 90 grader. Hvis et elektrisk felt blir lagt til krystallløsningen, kan retningen og mengden av polarisering styres av spenningen til elektrisitet.

I å lage en LCD-skjerm brukes to polariserte glassstykker, ett med et tynt filter av nematisk flytende krystall. Glasset blir deretter hektet til to elektroder som kan gi elektriske ladninger. Ved å føre kontrollerte ladninger gjennom glasset vil den nematiske flytende krystall vri seg og vri seg, slik at bare de elektrisk etterspurte lysområdene kan gå gjennom. Skjermbilder med vridd nematisk flytende krystall er vanlige funksjoner i moderne teknologi, brukt i bærbare datamaskiner og digitale klokker og klokker.