盘形分子液晶和碗形分子液晶

一、盘形分子液晶(discotic liquid crystal) 以前人们所知道的液晶都是由长形分子构成的.1977年S.Chandrasekhar等人对六取代基苯酯类化合物进行了光学的、X射线的以及热力学的研究,发现这类化合物可以形成与经典丝状液晶和层状液晶不同的新型液晶.这些化合物的分子本身是扁平盘形的.盘形分子液晶六正烷基羧酸苯酚酯的分子非周期性地上下堆垛成液状的分子柱,同时这些分子柱又排列成具有二维平移有序性的六角形阵列.称为无序六角柱相.三亚苯六-正烷基羧酸酚酯的分子柱可以排列成六角形阵列,也可以排列成为长方形阵列,后者称为无序长方柱相…     

液晶及其应用

 液晶是１８８８年由奥地利的Ｆ．Ｒｅｉｎｉｔｚｅｒ发现的．他把各向同性的胆甾醇苯酸酯晶体加热到１４５．５℃时,它熔融成为各向异性的混浊液体．继续升温到１７８．５℃,混浊液体突然变为清亮的液体．这个由混浊到清亮的过程是可逆的．这说明在各向同性的国相和各向同性的液相之间存在着一个各向异性的液态中介相．把这个各向异性的液态中介相叫做液晶相．凡是能出现液晶相的物体统称为液晶．混浊的胆甾醇苯酸酯液体就是一种液晶．由于液晶具有各向异性而且是液态,所以液晶必然是由各向异性的分子构成,而且分子倾向于定向排列．各向同性分子构成的液态是不可能出现各向异性的．液晶分子有棒形,盘形和碗形三种形状．     

碗形液晶的诞生

本文作者是香港大学学士、美国哥伦比亚大学博士 ,中国液晶学会的创始人之一 (1980年 ) ,国际液晶学会的创立者 (1990年 ) .液晶根据分子形状可分为棒形、盘形和碗形 .其中 ,碗形液晶是作者在中国科学院物理研究所工作期间 (1978— 1983年 )首次提出来的 ,这一篇论文发表在我们《物理》杂志上[1] .时过近 2 0年 ,我们很高兴在此刊登作者回忆这一重要科学发现的一些背景故事的译文 ,希望能对广大读者有所启发 .     

液晶丝——新的一维系统

液晶是指介于晶体和液体之间的一种新的物质状态.液晶的一些光学、电学和磁学性质呈各向异性,这与晶体类似.液晶不能承受切胁强,它具有液体的特征.目前所知道的液晶,其分子形状有“长形”和“盘形”两种.它们都可形成向列相和胆舀相液晶态,不同之处是前者还可形成近晶相,而后者     

液晶热图象温度检测

液晶作为较低(250℃以下)温度检测的一种材料很有应用价值.本文主要对胆甾型液晶的彩色热图象显示原理和有关应用技术,作一简单介绍. 已知的液晶都是有机化合物,它是处于固相和液相之间的一个中间相——液晶相.液晶具有液体的流动性,不能承受切应力,可形成液滴.液晶分子在液晶中无位置长程有序性,但它又具有晶体的某些特性,如分子取向有序性和宏观的折射率、介电常数、电阻率、磁化率等的各向异性.这些各向异性来自液晶分子本身的几何各向异性,有长棒形,板条形或盘形.液晶大体可分为热致液晶和溶致液晶两大类. 热致液晶大体分为丝状液晶或向…     

液晶相与分子“维数”

液晶是奥地利生物学家 Reinitzer于 1888年在胆甾醇苯甲酸酯中首先观察到的,由德国的晶体学家Lehmann于翌年命名.“液晶”这两个字,指的是介乎液体与晶体之间的一种新的物质状态,目前在基础研究和应用方面都很重要[1].我国的液晶研究亦已有十一年历史[2]. 自液晶的发现到1977年的89年间,人们所知道的液晶都是在长形的有机分子化合物中找到的.这些分子一般有一个长而坚硬的中心部分,成板条形,在一端或两端系有柔软的尾链[3].由长形有机分子构成的液晶态(相),主要可分为向列相,胆甾相和近晶相三种(见本文第一节).这些液晶态的基本性质,大部分…     

中国的液晶学科

液晶早在1888年就已经被人发现.它们大部分是由长形分子构成的液体.近年来也发现了由盘形分子构成的液晶.液晶是具有晶体各向异性特征的液体.早年由于不曾找到它们的实际用途,所以只是长期作为实验室里的特殊材料来被人欣赏而没有发展.人们对液晶的性质也长期不太熟悉.到了三十     

液晶胆甾相中的分子短程关联

向列相液晶的二粒子集团理论被推广应用于研究胆甾相二维模型.手征性分子固定在三维简单立方晶格的格点上,而分子取向限制在二维.理论结果表明,平衡态螺旋波矢依赖于温度的变化,且存在胆甾相到向列相相变.通过考虑分子间短程关联,二粒子集团理论的数值结果较平均场理论更接近Monte Carlo模拟结果.     

用喇曼光谱测定液晶的序参数

液晶序参数的测定是研究液晶分子排列的重要课题[1,2].本文介绍我们用喇曼光谱测定MBBA(4-甲氧基苄叉-4’-正丁基苯胺)序参数的结果,与文献比较,基本相符. Jen[2]等人对于液晶序参数作了详尽的论述.令向列型液晶分子长轴与液晶光轴成θ角,那么序参数A0(2)和A0(4)的定义为<>是对所有分子的平均值. 用喇曼光谱测定序参数,主要是测二组退偏比.如图1,激光束垂直入射于经沿面校列处理过的液晶盒.如果a与b分别为散射光和入射光的偏振方向,Iab代表测得的谱带强度.那么退偏比R1和R2[2]的定义是 因此通过退偏比的测量,可以求出序参数的数值. 实验…     

涡旋中的涡旋

二维涡旋是一种常见的现象 ,例如在海面上 ,在盆中搅动着的水面上或大气中都可观察到转动着的涡旋 .最近 ,美国科学家在数值计算中发现 ,在二维转动着的盘形涡旋中 ,如有一个快速旋转且其旋转方向与盘形涡旋转动方向相同的小的点涡旋时 ,就会出现一种在自然界尚未认识到的新的二维涡旋现象 .最近对这种二维涡旋的动力学行为进行了实验研究 .他们用了一个由磁场约束住的电子柱 .这个电子柱在电磁力Ｅ×Ｂ的作用下进行转动 ,其转动着的端面等效于一个二维转动的盘形涡旋 .他们观察到 ,在这个盘形涡旋中的一个旋转着的小的点涡旋 ,能使盘形涡旋…     

液晶自由能的简单推导

描述液晶向列相和胆甾相弹性性质的自由能密度,其形式为其中n(r)为空间r处之指向(director),代表分子的平均取向,｜n｜=1.2π/q0为胆甾相的螺距.在向列相中,q0=0.K1—K3为弹性常数.有关这些物理量的进一步讨论,参看文献[1-4]. 这个简单的自由能的具体形式(从1933年起Oseen[1]和 Zocher[2]初步考虑,其后1958年Frank[3]比较完备的处理,以至后人的进一步工作)经过漫长三十多年的时间,才以(1)式的通用形式固定下来.目前常用的推导方法,除了Frank本人所提出的方案外,还有de Gennes在他《液晶物理》这本经典著作里的一个方法[4]以及Nehring和S…     

枝状畴的形成及分形维数计算

对于石榴石磁泡薄膜,提出了产生单个枝状畴（MBD)的“低静态偏磁场法”.MBD的形成是与其畴壁内垂直布洛赫线（VBL）的形核相联系的.随着静态偏磁场H_b从“枝状膨胀的临界偏磁场”H[d]的降低,相应的MBD的畴形变得越来越复杂,伴随有几类硬磁泡的相继形成.对MBD进行了分形研究,把线结构维数的计算应用于MBD极其弯曲的畴壁结构,定量地描述了它们的弯曲和分枝程度,并与其畴壁内VBL的形核联系起来. 关键词：     

圆环结构磁光光子晶体中的拓扑相变

二维圆环结构的三角晶格磁光光子晶体中可以呈现多重拓扑相.在不同的几何参数和磁场下,这些拓扑相包括正常光子带隙相、量子自旋霍尔相和反常量子霍尔相.与文献[1]类似,该结果展现了二维光子晶体丰富的拓扑相变现象.     

受限体相分子的超快微观结构动力学

利用飞秒二维红外光谱实验手段,我们比较研究了两个典型的微乳液体系,即反胶束和双连续相体系,二者的微观超快结构动力学。以六氰基亚铁酸钾[K_4Fe(CN)_6]和六羰基钨[W(CO)_6]分别为水相和油相(异辛烷)的探针分子,在AOT作为表面活性剂所形成的反胶束和双连续相体系中,受限水相和受限油相各自表现出了不同的分子微观结构动力学性质。此外,我们还在分子水平上解释了为什么双连续相体系比反胶束体系具有更好的导电性能。     

光控二维光子晶体光开关

提出了一种调节液晶光子晶体光子带隙的方法。二维三角介质柱形光子晶体位于2块熔凝石英片之间,在介质柱之间填充各向同性排列的液晶,受偏振紫外光照射后,光诱导液晶分子定向排列,通过光诱导液晶分子取向改变液晶的折射率。数值模拟结果表明：通过外界光场控制所填充的向列相液晶分子的方向可以对这种二维三角形介质柱光子晶体的禁带结构进行调节。该可调光子晶体可控制波导中TM模和TE模的选择性传输,因而可应用于制作全光光开关。     

分形维数和分形凝聚

在自然界中存在着许多研究对象,它们具有标度不变的性质.所谓标度不变性是指,当我们用不同倍数的照相机拍摄这个研究对象时,不管放大倍数如何改变,我们看到的相片都是相似的(从统计意义上说),而且从相片上也无法判断所用相机的倍数.天上的云团、地上的海岸线以及灰尘微粒的凝聚集团等均属于这一类研究对象.这种结构的物体在几何性质上具有重要的特征,即可以用一个有效的空间维数来表示,这个维数可以不是一个整数,而是一个可以连续变化的数,称为豪斯道夫维数.我们首先介绍豪斯道夫维数的概念. 一、豪斯道夫维数[1-4] 长期来人们对空间维数只…     

配合物型分子导体（PyH）［Ni（dmit）2］2的能带结构及其导电性

采用EHMO紧束缚方法计算了配合物型分子导体 (PyH) [Ni(dmit) 2 ] 2 二维阴离子导电层中相邻两 [Ni(dmit) 2 ] - 0 .5 的HOMO轨道的重叠积分 ,并进行了二维能带计算 .计算结果与其单晶变温电导率测试结果一致 ,表明该配合物型分子导体为窄能隙半导体 .在能带计算基础上讨论了该类分子导体导电性与结构的关系 .分子导体的晶体结构对其能带结构和导电性能影响极大 ,分子柱的均匀化 (包括沿分子轴方向的错动尽可能小和面间距均一 )以及小的导电组元分子面间距是有利于增加分子导体的导电性的结构因素     

柱二维内电磁脉冲的自洽计算方法(Ⅱ)

本文是文献[1]的续篇。在麦克斯韦方程组和速率方程组及其差分格式保持不变的条件下,采用欧拉方法求解初级电子数方程组。推导了平面一维和柱二维守恒形式的初级电子方程组的差分格式,同时对柱二维作了数值计算。计算结果和[1]的结果一并放在[2]中讨论。     

用于电视显示的胆甾相─向列相相转变电光效应的研究

液晶用于电视的研究,意义是显而易见的.若能解决,对电视工业将是一个很大的冲击,就象液晶用于全电子手表工业那样或更甚.当前在显示方面常用的液晶电光效应主要有两种,即动态散射效应和扭曲效应,它们的响应速度(上升时间>几毫秒,下降时间有上百毫秒)均不能满足电视要求. 另外还有一种液晶电光效应,即相转变效应[1],已被人们所重视,最近几年对这种电光效应的研究逐渐增多起来了.但对其弛豫时间其说不一.如1972年Jakeman[2]等人对电感应的胆甾相—向列相相转变电光效应(以下简称Ch—N相变效应)进行了研究,得到了几十微秒的响应时间,并给出理…     

第八届国际液晶会议简讯

第八届国际液晶会议干1980年6月30日至7月4日在日本京都举行.会议出席人数近五百人,日本占三百.中国有多名科学家参加(其中包括台湾省2人),共宣读了10篇论文(其中物理学方面7篇,化学方面1篇,生物学方面2篇). 会议内容分为物理、化学和应用三大部分,每部分再分四组.物理方面包括中介态与相变,分子结构与动力学,力学性质与位错,液晶的电、光和其他性质;化学方面有新液晶材料的合成与性质,高分子中介相,盘状分子液晶与炭化合物材料,生物系统的液晶态等;应用方面分为显示与其他应用,界面与固定性,新的应用与材料,可靠性、标准与人的因素. 会议论…