Flụ̈s|sig|kris|tal|le; Syn.: flüssige Kristalle, kristalline Flüssigkeiten, mesomorphe Phasen, Mesophasen, anisotrope Flüssigkeiten: kristalline org. Verb., die beim Erwärmen über den Schmelzpunkt hinaus in eine trübe Fl. mit bemerkenswerten dielektr. u./od. optischen ↑ Anisotropien (z. B. ↑ Doppelbrechung) übergehen, die sie erst beim weiteren Erwärmen auf den Klärpunkt verlieren (↑ Isotropie). Die meisten F. sind sog. calamitische F., d. h. stäbchenförmig gebaute mit einem Zentralteil (Mesogen) der Form F—C6H4—M—C6H4—F mit F = Flügelgruppen u. M = Azo-, Ester- oder —CH=N-Gruppen von Schiff-Basen. Die sog. discotischen F. dagegen entstehen mit scheibchenförmigen Mesogenen, z. B. sechsfach substituierten Benzol-Molekülen. Nach der räumlichen Orientierung der Moleküle unterscheidet man bei F. haupts. drei Phasen oder Strukturen: nematische, smektische u. cholesterische. Neben den erwähnten, auf Temperaturänderungen reagierenden Verb. (thermotrope F.) gibt es auch solche, die erst in Wechselwirkung mit Wasser o. a. polaren Lsgm. die typischen Eigenschaften der F. zeigen (lyotrope F.). Verwendung finden F. zur Temperaturmessung, als anisotrope Lsgm., in der Gaschromatographie als stationäre Phasen, haupts. aber in der Optoelektronik in Anzeigegeräten (LCD) u. Lichtmodulatoren. Vgl. Condis-Kristalle u. plastische Kristalle.
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I Flüssigkristalle
[engl. liquid crystals] (flüssige Kristalle), homogene Flüssigkeiten mit stäbchenförmigen Molekülen, die sich unter dem Einfluss von elektrischer Spannung bzw. in bestimmten Temperaturbereichen parallel ausrichten lassen, sodass eine kristallartige (also in verschiedenen Raumrichtungen verschiedene Eigenschaften aufweisende) Struktur entsteht. Die Anordnung der Moleküle vollzieht sich in dünnen Schichten in verschiedenen Phasen (Strukturen). In der nematischen Phase sind die Moleküle innerhalb der dünnen Schicht parallel angeordnet; in der smektischen Phase sind sie ebenfalls parallel, allerdings senkrecht zu den dünnen Schichten; und in der cholesterinischen Phase sind die Moleküle innerhalb der dünnen Schicht parallel, allerdings wechselt ihre Richtung von Schicht zu Schicht um einen konstanten Winkel.
Technisch interessant ist die nematische Phase, da sie besondere optische Eigenschaften aufweist, die bei Flüssigkristallbildschirmen (LCD) genutzt werden. Die Stäbchen sind in dieser Phase durchgängig senkrecht geordnet und bilden zugleich eine einzige Schicht. Diese Anordnung lässt sich durch Anlegen einer Spannung beeinflussen; unter diesem Einfluss verdrehen sich die Stäbchen gegenüber ihrer Längsachse.
Diese besonderen Eigenschaften von Flüssigkristallen in ihrer nematischen Phase lassen sich mithilfe von polarisiertem Licht nutzen. Dazu werden zwei Polarisationsfilter eingesetzt: einer, der nur senkrecht polarisierte, und einer, der nur waagerecht polarisierte Lichtwellen durchlässt. Zwischen diesen beiden Filtern befindet sich die Flüssigkristallschicht. Sind die Stäbchen senkrecht geordnet in der nematischen Phase, tritt das polarisierte Licht zwar ein, aber es tritt nicht aus, weil der zweite Filter um 90 Grad gedreht ist.
Wird eine elektrische Spannung angelegt, verdrehen sich die Flüssigkristalle um 90 Grad (Twisted Nematic). Das eintretende Licht folgt den Kristallen und tritt (mit gedrehter Polarisationsebene) wieder aus. So lässt sich die Lichtdurchlässigkeit steuern. Da Flüssigkristalle sehr klein sind, ist eine solche Steuerung auch in einzelnen Bildpunkten möglich, in sog. Flüssigkristallzellen. Liegt keine Spannung an, ist eine solche Flüssigkristall-Zelle lichtundurchlässig; auf dem Bildschirm erscheint der entsprechende Bildpunkt dunkel. Liegt aber eine Spannung an, drehen sich die Flüssigkristallstäbchen. Die Zelle wird lichtdurchlässig, der entsprechende Bildpunkt erscheint hell.
II
Flüssigkristalle,
Physik: die flüssigen Kristalle.
Universal-Lexikon. 2012.