Жидкие кристаллы, жидкокристаллическое состояние, мезоморфное состояние, состояние вещества, в котором оно обладает свойствами жидкости (текучестью) и некоторыми свойствами твёрдых кристаллов (анизотропией свойств). Жидкие кристаллы образуют вещества, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. Различают термотропные и лиотропные Жидкие кристаллы Первые — индивидуальные вещества, которые существуют в мезоморфном состоянии в определённом температурном интервале, ниже которого вещество является твёрдым кристаллом, выше — обычной жидкостью. Примеры:

Характер расположения молекул в жидких кристаллах: а — в нематических жидких кристаллах молекулы расположены параллельно, но их продольные сдвиги беспорядочны; б — в смектических кристаллах молекулы собираются слоями.

параазоксианизол (в интервале температур 114—135°С), этиловый эфир азоксибензойной кислоты

(100—120°С), пропиловый эфир холестерина (102—116°С). Лиотропные Жидкие кристаллы — растворы некоторых веществ в определённых растворителях. Примеры: водные растворы мыльные растворы синтетических полипептидов (поли-g-бензил-L-глутамат) в ряде органических растворителей (диоксан, дихлорэтан).

  Взаимное расположение молекул в Жидкие кристаллы является промежуточным между твёрдыми кристаллами, где существует трёхмерный координационный дальний порядок (упорядоченность в расположении центров тяжести молекул) и ориентационный дальний порядок (упорядоченность в ориентации молекул), и аморфными жидкостями, в которых дальний порядок полностью отсутствует (см. Дальний порядок и ближний порядок). По степени молекулярной упорядоченности различают нематические и смектические Жидкие кристаллы (терминология Ж. Фриделя, G. Friedel). Нематические Жидкие кристаллы (параазоксианизол, растворы синтетических полипептидов) характеризуются ориентацией продольных осей молекул вдоль некоторого направления (дальний ориентацнонный порядок, рис., а). Упорядоченность в ориентации поперечных осей молекул и в расположении их центров тяжести отсутствует. Это обеспечивает свободу поступательных перемещений молекул. Поэтому вязкость вещества в нематической фазе лишь незначительно отличается от вязкости в аморфно-жидком состоянии.

  В смектических Жидкие кристаллы (этиловый эфир азоксибензойной кислоты, водные растворы мыл) концы молекул как бы закреплены в плоскостях, перпендикулярных продольным осям молекул (смектические плоскости, рис., б). Дальний порядок в расположении поперечных осей и центров тяжести молекул также отсутствует. Текучесть обеспечивается взаимным скольжением смектических плоскостей.

  Существуют также Жидкие кристаллы холестерического типа (разновидность нематических Жидкие кристаллы). Такие Жидкие кристаллы образуют вещества (например, пропиловый эфир холестерина), молекулы которых имеют форму продолговатых пластинок, расположенных параллельно друг другу. Координационный дальний порядок отсутствует. Текучесть вещества обеспечивается поступательным перемещением и вращением молекул в их плоскости.

  Внешнее различие между нематическими и смектическими Жидкие кристаллы легко может быть установлено при наблюдении их однородных слоев в поляризационном микроскопе. Каждому типу Жидкие кристаллы соответствуют определённая текстура, причём для нематических Жидкие кристаллы наиболее характерными являются нитеобразные, а для смектических — палочкообразные, конусообразные и ступенчатые структуры. Нити в нематических Жидкие кристаллы являются линиями разрыва оптической непрерывности. Они называются дисклинациями, и текстура Жидкие кристаллы определяется характером расположения молекул вблизи дисклинаций.

  Некоторые термотропные Жидкие кристаллы могут находиться в двух мезоморфных состояниях (см. Полиморфизм). При этом структурные переходы всегда осуществляются по схеме: твёрдокристаллическая фаза — смектическая — нематическая — аморфно-жидкая и являются фазовыми переходами первого рода (с выделением теплоты фазового перехода). Теплота перехода Жидкие кристаллы в аморфную жидкость в десятки раз меньше теплоты плавления органических твёрдых кристаллов.

  В Жидкие кристаллы имеет место анизотропия упругости, электропроводности, вязкости, магнитная анизотропия, оптическая анизотропия и др. С ростом температуры анизотропия свойств Ж. к. уменьшается, что обусловлено уменьшением упорядоченности в расположении молекул. В магнитном поле Жидкие кристаллы ориентируются так, чтобы их ось симметрии была параллельна силовым линиям магнитного поля. В электрическом поле ориентация оси симметрии может быть как параллельной, так и перпендикулярной силовым линиям поля.

  Холестерические Жидкие кристаллы обладают весьма большой оптической активностью, на два-три порядка превышающей оптическую активность органических жидкостей и твёрдых кристаллов. Холестерические Жидкие кристаллы резко изменяют окраску при изменении температуры среды на десятые доли градуса, а также при изменении состава среды на доли процента.

 

  Лит.: Цветков В. Н., Современные взгляды на природу анизотропно-жидкой фазы. «Уч. зап. Ленинградского пед. института», 1938, т. 10, с. 33; Чистяков И. Г., Жидкие кристаллы, М., 1966; Gray G. W., Molecular structure and the properties of liquid crystals, L. — N. Y., 1962; Жидкие кристаллы, пер. с франц., «Природа», 1972, № 2; Чистяков И. Г., Вистинь Л. К., Симметрия, структура и свойства жидких кристаллов, там же.

  Е. И. Рюмцев.