ادامه کریستال مایع(12)

پنجشنبه شانزدهم بهمن ۱۳۹۹ - 19:35 - nali -

تأثیرات خارجی بر بلورهای مایع [ ویرایش ]

دانشمندان و مهندسان قادر به استفاده از کریستال های مایع در کاربردهای مختلف هستند زیرا آشفتگی خارجی می تواند باعث ایجاد تغییرات چشمگیری در خصوصیات ماکروسکوپی سیستم بلور مایع شود. برای القای این تغییرات می توان از هر دو میدان الکتریکی و مغناطیسی استفاده کرد. بزرگی مزارع و همچنین سرعتی که مولکولها با هم تراز می شوند از ویژگیهای مهم صنعت است. از درمانهای سطح ویژه می توان در دستگاههای کریستال مایع استفاده کرد تا جهت گیریهای خاص مدیر را مجبور کند.

اثرات میدان الکتریکی و مغناطیسی [ ویرایش ]

توانایی کارگردان در راستای یک میدان خارجی ناشی از طبیعت الکتریکی مولکول ها است. دو قطبی الکتریکی دائمی زمانی حاصل می شود که یک انتهای مولکول دارای بار مثبت خالص باشد در حالی که انتهای دیگر دارای بار منفی خالص است. هنگامی که یک میدان الکتریکی خارجی به کریستال مایع اعمال می شود ، مولکول های دو قطبی تمایل به جهت گیری در امتداد جهت میدان را دارند. [64]

حتی اگر یک مولکول دو قطبی دائمی ایجاد نکند ، باز هم می تواند تحت تأثیر یک میدان الکتریکی باشد. در بعضی موارد ، این میدان باعث تنظیم مجدد جزئی الکترونها و پروتون ها در مولکول ها می شود ، به طوری که دو قطبی القایی القا می شود. گرچه به اندازه دو قطبی دائمی نیست ، اما جهت گیری با میدان خارجی هنوز هم اتفاق می افتد.

پاسخ هر سیستم به یک میدان الکتریکی خارجی است

${\ displaystyle D_ {i} = \ epsilon _ {0} E_ {i} + P_ {i}}$

جایی که $E_ {i}$ ، $D_ {i}$ و $P_ {i}$ اجزای میدان الکتریکی ، میدان جابجایی الکتریکی و چگالی قطبی هستند. انرژی الکتریکی در هر حجم ذخیره شده در سیستم است

${\ displaystyle f _ {\ text {elec}} = - {\ frac {1} {2}} D_ {i} E_ {i}}$

(جمع بندی نسبت به شاخص دو برابر) $من$ ) در بلورهای مایع نماتیک ، قطبش و جابجایی الکتریکی هر دو به طور خطی به جهت میدان الکتریکی بستگی دارد. قطبش باید حتی در حالت کارگردانی باشد زیرا کریستالهای مایع در بازتاب های مختلف تغییر می کنند $n$ . عمومی ترین شکل برای بیان $د$ است

${\ displaystyle D_ {i} = \ epsilon _ {0} \ epsilon _ {\ bot} E_ {i} + \ left (\ epsilon _ {\ parallel} - \ epsilon _ {\ bot} \ right) n_ {i } n_ {j} E_ {j}}$

(جمع بیش از شاخص ${\ displaystyle \ epsilon _ {\ موازی}}$ الکتریکی گذردهی موازی و عمود بر مدیر $n$ . سپس چگالی انرژی (نادیده گرفتن اصطلاحات ثابت که به پویایی سیستم کمک نمی کنند) است [65]

${\ displaystyle f _ {\ text {elec}} = - {\ frac {1} {2}} \ epsilon _ {0} \ سمت چپ (\ epsilon _ {\ parallel} - \ epsilon _ {\ bot} \ سمت راست) \ چپ (E_ {i} n_ {i} \ راست) ^ {2}}$

(جمع بندی تمام شد $من$ ) اگر ${\ displaystyle \ epsilon _ {\ parallel} - \ epsilon _ {\ bot}}$ مثبت است ، حداقل انرژی وقتی حاصل می شود که $E$ و $n$ موازی هستند این بدان معنی است که این سیستم ترجیح کریستال مایع با میدان الکتریکی اعمال شده از خارج را ترجیح می دهد. اگر ${\ displaystyle \ epsilon _ {\ parallel} - \ epsilon _ {\ bot}}$ منفی است ، پس حداقل انرژی وقتی حاصل می شود $E$ و $n$ عمود هستند (در نماتيک جهت عمود منحرف شده و ظهور گردابه ها را ممکن می سازد [66] ).

تفاوت ${\ displaystyle \ Delta \ epsilon = \ epsilon _ {\ parallel} - \ epsilon _ {\ bot}}$ ناهمسانگردی دی الکتریک نامیده می شود و پارامتر مهمی در کاربردهای کریستال مایع است. هر دو وجود دارد ${\ displaystyle \ Delta \ epsilon> 0}$ و ${\ displaystyle \ Delta \ epsilon <0}$ کریستال های مایع تجاری مخلوط کریستال مایع 5CB و E7 دو هستند ${\ displaystyle \ Delta \ epsilon> 0}$ کریستال های مایع که معمولاً استفاده می شوند. MBBA یک امر رایج است ${\ displaystyle \ Delta \ epsilon <0}$ کریستال مایع.

اثرات میدان های مغناطیسی بر روی مولکول های کریستال مایع مشابه میدان های الکتریکی است. از آنجا که میدان های مغناطیسی در اثر بارهای الکتریکی متحرک تولید می شوند ، دو قطبی مغناطیسی دائمی توسط الکترون هایی که در اطراف اتم ها حرکت می کنند ، تولید می شود. هنگامی که یک میدان مغناطیسی اعمال می شود ، مولکول ها تمایل به هم ترازی با میدان یا در مقابل آن دارند. تابش الکترومغناطیسی ، به عنوان مثال نور اشعه ماورا بنفش ، می تواند بر روی کریستال های مایع پاسخ دهنده نور تأثیر بگذارد که عمدتا حداقل یک واحد قابل تغییر با عکس را حمل می کنند. [67]

یادداشت

این مجموعه یادداشت های من است