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     

盘形分子液晶和碗形分子液晶

一、盘形分子液晶（ｄｉｓｃｏｔｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌ）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?..     

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?...     

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.     

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．到了三十年代初期才开始建立起液晶连续体曲率弹性理论,或称弹性形变理论的初步基础．直到五十年代末期才获得了液晶自由能密度的表示式．前后经历?...     

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…     

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。     

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。     

似生物膜系统之六角液相

首度在二维溶致型层状液晶系统中,发现了液相与固相之间存在一“六角方向性”的新状态.这个状态显示了的六角长程有序与似液相的位置相关连特性之特征,而与熟知的二维融化理论所预期的现象有显著的差异.     

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…     

液晶的历史

 液晶,是一种在一定温度范围内呈现不同于气态、液态,又不同于固态的特殊状态的物质。它既具有晶体所特有的双折射性,又具有液体的流动性。液晶最使人感兴趣的是:同一种液晶材料,在不同温度下可以处于不同的相,产生变化多端的相变现象。液晶系统分子间的作用力非常微弱,它的结构易受周围的机械应力、电磁场、温度和化学环境等变化的影响,因此在适度地控制周围的环境变化之下,液晶可以透光或反射光。由于只需很小的电场控制,因此液晶非常适合作为显示材料。从成分和呈现液晶相的物理条件来看,液晶可以分为热致液晶和溶致液晶两大类。热致液晶是指单一成分的纯化合物或均匀混合物在温度变化下出现的液晶相。     

光控液晶光子晶体微腔全光开关

设计了一种缺陷模迁移光子晶体微腔全光开关. 两条二维三角晶格空气孔光子晶体波导由一个光子晶体微腔连接, 在微腔的点缺陷中填充掺有少量偶氮聚合物的苯乙炔类液晶. 通过调节控制光的偏振态, 使偶氮聚合物发生顺-反异构化反应, 带动液晶分子重新取向, 从而改变光子晶体微腔的谐振波长, 进而实现光的通过与截止. 运用时域有限差分法和平面波展开法分析 了二维光控液晶光子晶体微腔全光开关的光学特性. 数值计算结果表明: 对于1.55 μ通信波段通过外界偏振光控制所填充的向列相液晶 的折射率可以实现对光波的导通与截止. 分析结果显示, 此开关具有阈值低, 消光比较大, 体积小等优点. 关键词： 二维光子晶体微腔 波导 时域有限差分(FDTD) 液晶     

受限液晶系统的理论新进展

受限液晶体系是软物质领域里一类基本的问题,理论方法是研究该问题的一种重要的手段.本综述简要回顾了液晶体系理论的发展历程,介绍了Onsager模型、Maier-Saupe模型、Landau-de Gennes展开、Frank弹性模型和高分子液晶的自洽场模.近几十年,使用这些理论模型,辅以适合的边界条件,已有大量的针对受限液晶体系的理论研究.本文重点介绍了受限体系最近20—30年的主要进展,包括狭缝中液晶体系的实验与理论进展、限制在二维平面中封闭曲线内液晶体系的指向行为、限制在三维球面上刚性分子的缺陷结构的研究进展,在此基础上指出了学科中尚未解决的前沿问题及与实际应用有关的重大问题.     

基于香蕉形液晶分子自组装的纳米螺旋丝有机凝胶及其流变特性

在香蕉形液晶分子B4相态中,非手性香蕉形液晶分子自组装形成层状结构,分子在层内倾斜,形成层手性和自发极化,并且造成层内不匹配,最终形成纳米螺旋丝.本文设计了NOBOW/十六烷混合体系,在高温时,香蕉形液晶分子溶解于十六烷,在低温时,香蕉形液晶分子自组装形成纳米螺旋丝,并最终形成三维网络,变成有机凝胶.为深入理解纳米螺旋丝有机凝胶的特性,拓展其在软物质领域的应用,本文通过流变实验对该有机凝胶的黏弹性质进行了系统研究.实验表明纳米螺旋丝有机凝胶与传统凝胶不同,纳米螺旋丝有机凝胶可以随温度变化形成凝胶-流体的可逆变化,并且通过测量NOBOW/十六烷混合体系在不同液晶分子浓度、温度、应变大小和应变速率下的流变特征,揭示了该有机凝胶的流变特性与纳米螺旋丝的性质密切相关.