Vad är Nematic Liquid Crystal?
Nematic flytande kristall är en genomskinlig vätska som ändrar polariteten hos ljusvågor som passerar genom den. Ordet "nematisk" kommer från det grekiska ordet för tråd och beskriver de trådliknande formationer som kan bildas i flytande kristall. Nematic flytande kristall används ofta i LCD-skärmar med flytande kristaller (t.ex. på digitala klockor).
Flytande kristaller är ett mellanliggande smältningssteg mellan ett fast tillstånd och ett flytande tillstånd. 1888 upptäckte en österrikisk forskare vid namn Freidrich Reinitzer staten när han genomförde experiment på ett ämne som kallas kolesterolbensoat. Ämnet, märkte Reinitzer, hade två distinkta smältpunkter. I det första blev det en molnig vätska, och i det andra blev det genomskinligt. Reinitzers observationer inkluderade begreppen att det grumliga eller kristallina tillståndet förändrade polariteten i ljusvågor som passerar genom det, ett begrepp som är nödvändigt för att utveckla LCD.
Reinitzer utvecklade aldrig praktiska tillämpningar av flytande kristallteknologi, och forskning om kristallina tillstånd övergavs till stor del i början av 1900-talet. 1969 skapade en forskare vid namn Hans Keller framgångsrikt ett ämne som skulle kristallisera nematiskt vid rumstemperatur. Denna upptäckt ledde till förmågan att kommersialisera produkten, och nematiska kristaller blev extremt användbara inom skärmteknologi.
De tre tillstånden av materia som de flesta lär sig om i vetenskapsklassen är flytande, gas och fast material. Flytande kristall är ett fjärde tillstånd, någonstans mellan vätskor och fasta ämnen, och tillåter vissa former av materia att passera genom det. Liksom flytande substanser har flytande kristallmolekyler ingen position, men som en fast substans kan molekylerna i flytande kristall ha organisatorisk ordning, vilket innebär att de tenderar att peka mot en riktning över tid. Den nematiska flytande kristallen är en högtemperaturfas i kristalliseringsprocessen, där molekyler har långsiktig organisationsordning.
Ljusvågor från naturliga eller konstgjorda ljuskällor vibrerar i många riktningar. Om de flesta av vibrationerna tenderar i en specifik riktning sägs ljuset vara polariserat. Genom att köra ljusvågor genom nematisk flytande kristall förändras polarisationen, vanligtvis genom att rotera 90 grader. Om ett elektriskt fält läggs till kristallösningen, kan riktningen och mängden polarisering styras av elektricitetsspänningen.
För att skapa en LCD-skärm används två polariserade glasstycken, en med ett tunt filter av nematisk flytande kristall. Glaset ansluts sedan till två elektroder som kan ge elektriska laddningar. Genom att styra kontrollerade laddningar genom glaset, kommer den nematiska flytande kristallen att vridas och lossas, vilket bara låter de elektriskt begärda ljusområdena gå igenom. Skärmar med tvinnad nematisk flytande kristall är vanliga funktioner i modern teknik, som används i bärbara datorer och digitala klockor och klockor.