Жидкие кристаллы применение в медицине


В этой статье:

  • Основы кристаллотерапии.
  • Как использовать кристаллы в лечении.
  • Лечение определённых заболеваний.

Кристаллотерапия — это древнее искусство. Это метод альтернативной медицины, и приверженцы этого способа лечения считают, что кристаллы и камни могут исцелять от болезней. Кристаллотерапия была изобретена для балансировки чакр и трансформации энергии тела, что позволяет очистить биополе. Этот натуральный метод лечения часто используется в современном мире для расслабления и избавления от стресса.

Метод 1

Основы кристаллотерапии

Изучите историю кристаллотерапии. Считается, что кристаллотерапия появилась 6000 лет назад, во времена шумеров в Месопотамии. Также известно, что древние египтяне одними из первых прибегали к этому методу лечения.

  • В современном мире кристаллотерапию связывают с традиционными верованиями азиатской культуры, в соответствии с которыми существует особая жизненная энергия (ци). Понятие чакр, которое является частью кристаллотерапии, также относится к традиционной азиатской культуре. Оно есть в буддизме и индуизме. Чакры соединяют физические и энергетические элементы тела.

Разберитесь в том, как это работает. Кристаллотерапия считается натуральным методом лечения за счёт энергии камней, и каждый из камней обладает особыми свойствами. Во время сеанса лечения мастер раскладывает камни по разным участкам тела. Он также может порекомендовать вам носить определённые камни, чтобы отгонять болезни и притягивать положительную энергию.

  • Поскольку все камни обладают разным действием, применение камней и кристаллов может восстановить баланс в энергетической системе человека и вернуть ей стабильность, благодаря чему начинается процесс заживления.

Узнайте, какие есть чакры. Камней очень много, поэтому запомнить свойства всех будет практически невозможно, но чакр всего 7, и вам стоит узнать о них побольше.

  • Коронная чакра. Эта чакра находится на макушке и соединяет человека с его духовной составляющей. Она отвечает за воображение, вдохновение и позитивный настрой.

  • Чакра третьего глаза. Она находится над бровями и отвечает за работу желёз эндокринной системы. Её работа влияет на зрение, интуицию, физические способности организма, концентрацию, самопознание, предвидение.
  • Горловая чакра. Она располагается в районе горла и помогает человеку наладить связь с окружающим миром. Эта чакра отвечает за общение, самовыражение и звук.
  • Сердечная чакра. Она находится в груди и отвечает за эмоции: сопереживание, любовь, понимание, близость и прощение.
  • Чакра солнечного сплетения. Чакра располагается у основания грудной клетки и отвечает за уверенность в себе, юмор, личную силу, власть, смех и тепло, а также формирует индивидуальность и характер человека.
  • Пупочная чакра. Она находится между пупком и лобком. Эта чакра влияет на физическую силу, отвечает за жизненные силы, новые идеи, творчество, страсть, выносливость и сексуальную энергию.
  • Первая (базисная) чакра. Эта чакра находится у основания позвоночника. Она отвечает за выживание, жизненную энергию, стабильность, терпение, храбрость.

Помните, что кристаллотерапия не является официальной наукой. Этот метод лечения существует уже много лет, однако современные врачи и учёные не считают кристаллотерапию полноценной заменой медицине, поскольку не существует доказательств её эффективности. Часто пациентам после курса кристаллотерапии становится лучше из-за эффекта плацебо.

  • Вы можете попробовать лечить кристаллами, однако если у вашего близкого человека есть серьёзная или опасная болезнь, вам стоит обратиться к врачу, а не заниматься лечением кристаллами. Кристаллотерапия подходит для успокоения сознания и борьбы с депрессией.

Станьте специалистом по кристаллотерапии. Чтобы иметь право лечить других, вам нужно будет пройти курс кристаллотерапии и получить сертификат. Кристаллотерапия схожа с массажем в том, что также помогает людям расслабиться и избавиться от напряжения.

Метод 2

Как использовать кристаллы в лечении

Положите кристаллы на тело. Есть несколько способов запустить процесс восстановления. Мастер может попросить человека лечь на стол и разложить на теле пациента камни в надежде, что к этим местам начнёт поступать полезная энергия.

  • В кристаллотерапии считается, что камни могут влиять на различные аспекты состояния организма, при этом кристаллы помещаются в область тех чакр, которые отвечают за эти аспекты.
  • Часто кристаллы кладутся на те части тела, где есть заболевание, чтобы кристаллы ослабили проявление болезни. Если у вас болит голова, мастер может положить камень на лоб или рядом с ним, чтобы снять напряжение.
  • Поскольку есть много разных кристаллов, запомнить их все сложно. Прочитайте описание кристаллов и сфер их применения в интернете. В этой статье перечень кристаллов и болезней, которые они могут лечить, приводится в третьем разделе.

Носите кристаллы. Такой способ применения кристаллов позволяет стабилизировать чакровую систему (то есть уравновесить энергетические центры). В теле человека есть 7 чакр, которые проходят от макушки до основания позвоночника. Можно носить специальные украшения для стабилизации чакр, которые можно купить на специализированных сайтах, или кристаллы для борьбы с конкретными заболеваниями.

Раскачивайте кристаллы над телом. Это ещё один из способов лечения камнями. Возьмите маятник с закреплённым на конце кристаллом и покачайте им над телом. Пройдитесь по всему телу от головы до ступней. Держите маятник до тех пор, пока он не остановится. Этот метод позволяет избавиться от нарушений в энергетическом поле.

Обычно мастер начинает с ног пациента и медленно раскачивает маятник до тех пор, пока тот не начинает двигаться равномерно с обеих сторон. Затем мастер проводит маятником по всему телу, не меняя скорость раскачивания. Если в каком-то месте ритм раскачивания сбивается, мастер задерживается над ним подольше, пока ритм не выравнивается.

  • Изучите схему расположения кристаллов. Можно раскладывать кристаллы по телу в определённой последовательности. Для разных заболеваний предусмотрены разные схемы. Есть схемы, которые помогают бороться с болезнями, а есть схемы, которые улучшают эмоциональное состояние. Эти схемы можно найти в интернете или в специализированной клинике.

  • Научитесь успокаивать своё сознание. Чтобы кристаллотерапия начала работать, вы должны верить в то, что негативная энергия выходит из вашего тела, а на её место приходит положительная энергия. Если вы лечите кристаллами себя либо посещаете сеансы кристаллотерапии, лягте, расслабьтесь, начните делать глубокие вдохи и прогоните мысли. После этого может наступить расслабление, и у вас появятся приятные ощущения.

  • Эффективность кристаллотерапии во многом определяется верой пациента в неё. Если вы не верите в то, что она может помогать, ничего не изменится. Помните, что эффект от кристаллотерапии может проявиться не сразу — вам потребуется какое-то время, чтобы успокоить своё сознание и чтобы полезная энергия начала поступать от кристаллов.

Метод 3

Лечение определённых заболеваний

Лечите головные боли с помощью кристаллов. Кристаллы могут лечить и предупреждать разные заболевания, но чаще всего с их помощью лечат головную боль. Тип головной боли определяет, какой камень будет использоваться в лечении.


  • Боль от перенапряжения. Аметист, янтарь, ляпис-лазурь или бирюза могут снимать боль. Камни кладут на голову или рядом с ней.
  • Боль от стресса. Цитрин или лунный камень кладут на область солнечного сплетения, поскольку из-за неправильного питания и стресса может нарушаться работа этой чакры. Можно класть камень на голову или рядом с ней либо на солнечное сплетение. Можно носить камень на шее с соответствующим чакре украшением.

Улучшите качество своего сна с помощью кристаллов. Кристаллы могут успокаивать нервы, избавлять от беспокойства и ночных кошмаров, что улучшает качество сна. Выбор камней зависит от симптомов.

  • Бессонница из-за напряжения или переживаний. Хризопраз, розовый кварц, цитрин, аметист можно класть возле кровати или под подушку. Это поможет вам успокоиться и быстрее уснуть.
  • Бессонница, вызванная перееданием. Если вы переели и вам сложно уснуть, положите на живот лунный камень или железный колчедан, прежде чем лечь спать.
  • Ночные кошмары. Если вам мешают спать ночные кошмары или неприятные сны, положите в ногах защитный камень (турмалин, дымчатый кварц).

Станьте энергичнее с помощью кристаллов. Кристаллы ярких насыщенных цветов наполнят вас энергией и будут давать вам силы в течение дня. Полезнее всего использовать известковистый гранат, золотистый янтарь, золотисто-жёлтый топаз.


Чтобы зарядиться энергией, которая поможет вам встать и сделать что-то полезное, используйте кристаллы более глубокого цвета: тигровый глаз, тёмный цитрин, яшму.

Чтобы быстро взбодриться, положите цитрин на область солнечного сплетения либо возьмите в каждую руку по прозрачному кварцу и поверните ладони вверх.

  • Кварц и сердолик помогают мыслить ясно и избавляют от отвлекающих мыслей. Аметист обладает схожими свойствами и настраивает на достижимые цели.
  • Флюорит и содалит помогают в учёбе, поскольку они уравновешивают активность двух полушарий мозга и способствуют лучшему пониманию различных концепций и идей.
  • Цитрин и янтарь улучшают память, а ляпис-лазурь подталкивает к размышлениям.

Улучшайте концентрацию. Улучшить работу чакры третьего глаза могут разные кристаллы. Если вам сложно сосредоточиться или вам нужно вспомнить что-то, положите кристалл на лоб, рядом с чакрой.

Влияйте на своё эмоциональное состояние. Кристаллы способны успокаивать разум и тело. В этом случае камни не прикладываются один раз к определённым участкам, а постоянно носятся на шее либо в кармане, чтобы негативная энергия не влияла на человека. Если вы раздражаетесь, чувствуете депрессию, или у вас есть другие психологические проблема, разложите камни по особой схеме.


  • Зелёный нефрит способен успокаивать нервную систему и улучшать концентрацию. В некоторых культурах зелёный цвет считается лечебным.
  • Розовый кварц, опал или голубой агат избавляют от негативных эмоций и уравновешивают эмоциональное состояние. Аметист также может использоваться для этих целей. Он влияет на гормональный фон, предупреждая колебания, которые вызывают резкие перепады настроения.
  • Янтарь способен влиять на глубинные эмоции и избавлять от нарушений в работе эндокринной системы. Кроме того, он улучшает настроение и эмоциональный фон.

Источник: samopoznanie.ru

Что такое текучие материалы

Примерно до конца XIX века считалось, что существует два вида веществ — с твёрдой структурой тела и с текучей. Но в 1888 году был обнаружен ряд странных свойств у холестерилбензоата. Позже, общую закономерность в свойствах некоторых тел обнаружил немецкий физик Отто Леман, экспериментируя со своим проектом. По сути, он и открыл возможность веществ иметь разные свойства в разных состояниях.


Этот феномен получил название «жидкие кристаллы». Интересно, что многие учёные того времени не признавали инновационного открытия, так как это в корне противоречило общепринятой концепции о трёх состояниях вещества. Поэтому долгое время оно оставалось в тени.

Если кратко, то жидкокристаллическое состояние выражается в одновременной текучести и вместе с тем, упорядоченным расположением молекул. Однако, жёсткой кристаллической решётки в таких телах нет. Одно из ключевых свойств жидких кристаллов — ориентированный порядок расположения молекул.

В разных фазах и у различных веществ это расположение тоже может меняться. Таким образом, достигается гибкость разработки и широкий спектр применения жидких кристаллов в медицине, промышленности, бытовой технике и электронике.

Виды и категории

Иерархия фаз ЖК сложна и немного запутана. Существует две больших группы:

  • термотропные;
  • лиотропные.

Лиотропные — двух или более компонентные вещества. Текучее состояние в такой среде обеспечивает какой-либо из видов растворителей, например, вода. А упорядоченность молекул и твёрдое состояние гарантируют свойства основного элемента.

Термотропные в общем случае образуются при нагревании вещества. Они, в свою очередь, могут быть представителями одного из подклассов:

  • нематические;
  • смектические;
  • холестерические.

Нематические не имеют жёсткого порядка в строении молекул. Тем не менее, молекулы всегда направлены своими острыми частями в одну сторону и непрерывно скользят вдоль своей длинной оси. По сути, они ведут себя как обычные жидкости.

Смектические ЖК имеют слои, которые могут перемещаться относительно друг друга. Толщина одного слоя равна длине молекул. Такая техника построения молекул придаёт большую вязкость и более высокую плотность, чем у нематической группы. Стоит отметить, что смектические кристаллы делятся ещё на три категории: A, B и С.

Холестерические жидкие кристаллы, как можно понять из названия, содержит в себе производные холестерина, помимо других веществ. Но, по сути, этот тип представляет собой нематические материалы. Только их молекулы расположены таким образом, что представляют собой спирали, которые очень остро реагируют на любое изменение температуры. При этом меняется окрас самого вещества. Эту биологическую функцию можно использовать в медицинских целях, а также там, где необходимо оперативно реагировать на изменения температуры.

Свойства и характеристики

В качестве введения стоит рассмотреть два первых изменяемых свойства — вязкость и плотность. Необычность их заключается в том, что изменение этих свойств нелинейно, то есть происходит по кривой, в зависимости от внешнего воздействия, например, температуры. И может фиксироваться в какой-то определённой точке воздействия. Другими словами, при необходимости можно «включать» то один набор характеристик, то другой.

Не менее интересны и тема оптических свойств. Проходя через некоторые виды жидких материалов, свет работает так же, как и в твёрдых. То есть расщепляется на два — необыкновенный и обыкновенный. Направление поляризации первого совпадает с направлением оптической оси кристалла, а второго — перпендикулярно ему. При правильном использовании этой особенности можно с помощью внешних воздействий управлять переходом света через материал.

Первые сообщения об открытии эффекта памяти появились от двух учёных Хейльмейера и Голдмахера. Они заметили, что после обработки разных веществ ионным током, те мутнеют. И самое интересное — помутнение может держаться от двух часов до нескольких недель. Учёные также обнаружили, что снять это помутнение можно и «вручную», приложив к кристаллу ток с частотой более 500 и менее 2000 Гц.

Области применения

Различные свойства и характеристики ЖК позволяют использовать их практически во всех отраслях. Оптические способности активно используются в производстве целой гаммы приборов — от микроскопов до больших экранов мониторов. Природа прохождения лучей через ЖК позволяет управлять ими буквально с любой микросхемы. А малое потребление гарантирует максимальную экономичность. В отличие от плазменных экранов, ЖК-мониторы имеют более сочную картинку и долговечность.

Особенность кристаллов быстро реагировать на малейшее изменение температуры нашла своё практическое применение в медицине. Например, белый свет, проходя через ЖК разлагается в спектр, который будет неоднородным при разных температурах. И по лучам можно определить точную степень изменения температуры тела. Собственно, это же открытие применяется и для контроля за нагревом различных материалов в самых разных отраслях.

Перспективы жидких кристаллов

Несомненно, открытие уникальных новых свойств уже известных материалов позволило осуществить массу открытий в самых разных областях деятельности человека. Даже читая этот краткий доклад, пользователь, скорее всего, делает это с помощью жидких кристаллов, не подозревая об этом.

Несмотря на то что изучен большой пласт физических свойств элементов, учёные продолжают находить им всё новое применение, совершенствуя приборы и технологии. В журналах и газетах, специализирующихся на химии, физике и прочих естественных науках, продолжают публиковаться всё новые и новые достижения в области материалов с двумя агрегатными состояниями.

Источник: nauka.club

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ (син.: мезоморфные тела, анизотропные жидкости, паракристаллы) — вещества, которые в определенном интервале температур образуют жидкую фазу, имеющую одновременно свойства жидкости и кристаллического тела. Как жидкости Ж. к. обладают текучестью (см. Жидкости), как кристаллические тела — анизотропией оптических, электрических, магнитных, механических и других свойств (см. Анизотропия, Кристаллы).

Многие органические вещества (полинуклеотиды, нуклеиновые к-ты, фосфолипиды, цереброзиды и др.) образуют Ж. к. Жидкокристаллическую структуру имеют многие компоненты живой ткани (миелиновые оболочки нервных волокон, различные биол, мембраны и др.), что определяет своеобразие физиол, функций этих образований. При диагностике ряда заболеваний, сопровождающихся локальными изменениями температуры тела, находит все большее применение жидкокристаллическая термография (см.). Отдельные системы, содержащие Ж. к., в частности водно-липидные, образующие лиотропные Ж. к., используют как модели при исследовании структуры и функции клеточных мембран (см. Мембраны биологические). Предполагают, что Ж. к. играли решающую роль на ранних стадиях возникновения жизни на Земле (Дж. Бернал).

Ж. к. были открыты в 1888 г. австр. ученым Рейнитцером (F. Reinitzer). Он обнаружил, что кристаллы синтезируемого им соединения — холестерилбензоата плавились при t° 145°, образуя мутную жидкость, переходившую в прозрачный расплав при t° 179°, не изменяющийся при дальнейшем нагревании; при охлаждении до t° 145° и ниже жидкость вновь переходила в кристаллическое состояние. Это вещество в 1889 г. исследовал нем. физик Леманн (О. Lehmann) и установил, что жидкая фаза в интервале температур 145—179 представляет собой анизотропную жидкость, обладающую двойным лучепреломлением (см.). Анизотропия Ж. к. наиболее отчетливо проявляется именно в двойном лучепреломлении. При этом капля Ж. к. под поляризацион ным микроскопом приобретает вид цветного ярко освещенного образования, тогда как капля обычной жидкости в этих условиях не пропускает света и поле зрения поляризационного микроскопа остается темным (рис. 1). Леманн показал также, что аналогичными свойствами обладают и другие органические соединения (напр., параоксианизол, олеат аммония и др.). Все эти вещества, а их насчитывается несколько тысяч, обладают той особенностью, что каждое из них в определенном интервале температур образует жидкую фазу, имеющую одновременно свойства жидкости и кристаллического тела. Такие жидкости Леманн назвал жидкими кристаллами.

Ж. к. могут быть получены плавлением твердых кристаллов многих органических соединений, молекулы которых имеют обычно удлиненную форму. Такие кристаллы называют термотропными. Ж. к. также могут быть получены растворением твердых кристаллов некоторых веществ в определенных растворителях, напр, солей высших жирных кислот в воде. В этом случае Ж. к. называют лиотропными.

Вязкость многих Ж. к. лишь незначительно превышает вязкость воды, поэтому они обладают хорошей текучестью и способностью образовывать капли, сливающиеся друг с другом при соприкосновении. Форма капель может быть не только шаровидной, но и палочковидной, конусообразной и др.

Тонкие пленки Ж. к., обладая упорядоченной структурой, по-разному отражают световые волны разной длины, в результате чего в отраженном свете они приобретают яркую окраску. Эта окраска изменяется при действии на пленку электрических и магнитных полей, при нагревании и деформации их.

Анизотропия Ж. к. обусловлена не строением молекул вещества, обладающего свойствами Ж. к., а упорядоченным пространственным расположением этих молекул. Различают два основных структурных типа Ж. к.— нематические (греч, nema нить) и смектические (греч, smegma мыло).

Нематические Ж. к. образованы молекулами, длинные оси которых ориентированы в одном направлении, но центры тяжести расположены хаотически (рис. 2). В поле зрения поляризационного микроскопа в сплошном слое Ж. к. видны характерные нитеобразные структуры. Отдельные капли имеют сферическую форму. Примером нематического Ж. к. может служить параазоксианизол в температурном интервале 117—135°. Нематические Ж. к. подразделяют на две разновидности: собственно нематические и холестерические Ж. к. Последние образует холестерин и некоторые его производные, молекулы которых дополнительно закручены в направлении, перпендикулярном длинным осям молекул. Вследствие такой структуры тонкие пленки холестерического Ж. к. выглядят в отраженном свете ярко окрашенными.

Смектические Ж. к. образованы молекулами, расположенными слоями (рис. 3). Скольжением слоев друг относительно друга объясняют текучесть смектических Ж. к. В чередовании слоев установлена строгая периодичность, к-рая не соблюдается в расположении молекул в каждом слое. В поляризационном микроскопе капли смектических Ж. к. имеют палочковидную, конусообразную или ступенчатую форму. Примером смектических Ж. к. могут служить расплав параазоксибензойной к-ты (в интервале температур 114—120°), водные р-ры олеата калия и др.

Иногда одно и то же вещество, напр, этиловый эфир параэтоксибензальаминокоричной к-ты, может существовать в двух мезоморфных модификациях. При этом температурный интервал, в к-ром существует более упорядоченная смектическая модификация, лежит ниже температурного интервала менее упорядоченной нематической модификации.

Смектические Ж. к. в некоторых растворителях часто образуют своеобразные текстуры, называемые миелиновыми формами, которые представляют собой тонкие слои смектического Ж. к., свернутые в трубки диам. 0,01—0,02 мм. Миелиновые формы легко возникают, напр., в системе холестерин — глицерин, при нагревании до определенной температуры. Поскольку глицерин играет роль растворителя Ж. к., миелиновые формы следует рассматривать как лиотропные Ж. к. Структура лиотропных Ж. к. более сложная, чем у термотропных. Их структурными единицами являются не молекулы, а мицеллы, упорядоченно распределяющиеся в растворителе.

Библиография: Вистинь Л. К. и Чистяков И. Г. Жидкие кристаллы, М., 1975, библиогр.; Леман О. Жидкие кристаллы и теории жизни, пер. с нем., Одесса, 1908, библиогр.; Demus D., Demus H. u. Z a s с h k e H. Fliis-sige Kristalle in Tabellen, Lpz., 1974, Bibliogr.

Источник: xn--90aw5c.xn--c1avg

Общие сведения

Ж. к. бы­ли от­кры­ты австр. бо­та­ни­ком Ф. Рей­нит­це­ром (1888) и нем. фи­зи­ком О. Ле­ма­ном (1889), но ос­та­ва­лись ма­ло­изу­чен­ны­ми, по­ка не поя­ви­лась пер­спек­ти­ва их при­ме­не­ния в тех­ни­ке. Ж. к. со­сто­ят из мо­ле­кул уд­ли­нён­ной или дис­ко­об­раз­ной фор­мы, взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду ко­то­ры­ми стре­мит­ся вы­стро­ить их в оп­ре­де­лён­ном по­ряд­ке (см. Меж­мо­ле­ку­ляр­ное взаи­мо­дей­ст­вие). При вы­со­ких темп-pax те­п­ло­вое дви­же­ние пре­пят­ст­ву­ет это­му и ве­ще­ст­во пред­став­ля­ет со­бой обыч­ную жид­кость. При темп-pax ни­же кри­ти­че­ской в жид­ко­сти по­яв­ля­ет­ся вы­де­лен­ное на­прав­ле­ние, вдоль ко­то­ро­го пре­им. ори­ен­ти­ро­ва­ны длин­ные или ко­рот­кие оси мо­ле­кул. В слу­чае дву­ос­ных Ж. к. упо­ря­до­че­ны ори­ен­та­ции как длин­ных, так и ко­рот­ких осей мо­ле­кул.

Ж. к. де­лят­ся на тер­мо­троп­ные и лио­троп­ные. Тер­мо­троп­ные Ж. к. об­ра­зу­ют­ся при на­гре­ва­нии твёр­дых кри­стал­лов или ох­ла­ж­де­нии изо­троп­ной жид­ко­сти и су­ще­ст­ву­ют в оп­ре­де­лён­ном тем­пе­ра­тур­ном ин­тер­ва­ле. Лио­троп­ные Ж. к. об­ра­зу­ют­ся при рас­тво­ре­нии твёр­дых ор­га­нич. ве­ществ в разл. рас­тво­ри­те­лях, напр. в во­де. И те и дру­гие обыч­но име­ют неск. мо­ди­фи­ка­ций – жид­кок­ри­стал­лич. фаз. Тем­пе­ра­тур­ный ин­тер­вал их су­ще­ст­во­ва­ния за­ви­сит от при­ро­ды ве­ще­ст­ва и мо­жет ле­жать как в об­лас­ти низ­ких (до –60 °C), так и вы­со­ких (до 400 °C) температуp.

Из­вест­но неск. ты­сяч ор­га­нич. со­еди­не­ний, об­ра­зую­щих Ж. к. Мо­ле­ку­лы ти­пич­ных тер­мо­троп­ных Ж. к. N-(4-ме­ток­си­бен­зи­ли­ден)-4-бу­ти­ла­ни­лин (MBBA) и 4-пен­тил-4′ -циа­но­би­фе­нил (5CB) (табл.) по фор­ме по­хо­жи на стерж­ни. На­ли­чие двух или трёх бен­золь­ных ко­лец в мо­ле­ку­ле ти­пич­но для Ж. к. Вме­сто бен­золь­ных ко­лец в мо­ле­ку­лах Ж. к. встре­ча­ют­ся цик­ло­гек­са­но­вые, би­цик­ло­ок­та­но­вые и ге­те­ро­цик­лич. фраг­мен­ты, а так­же про­из­вод­ные хо­ле­сте­ри­на (напр., хо­ле­сте­рил­ми­ри­стат). Стерж­не­об­раз­ные мо­ле­ку­лы об­ра­зу­ют струк­ту­ры, по­ка­зан­ные на рис. 1 и 2. При­мер дис­ко­об­раз­ной мо­ле­ку­лы – за­ме­щён­ный три­фе­ни­лен. Та­кие мо­ле­ку­лы об­ра­зу­ют фа­зы, по­ка­зан­ные на рис. 3.

К лио­троп­ным Ж. к. от­но­сят­ся вод­ные рас­тво­ры не­ко­то­рых кра­си­те­лей, а так­же сис­те­мы мы­ло – во­да, пред­став­ляю­щие со­бой рас­тво­ры т. н. ам­фи­филь­ных со­еди­не­ний. Мо­ле­ку­лы по­след­них со­сто­ят из двух час­тей – по­ляр­ной го­лов­ки, рас­тво­ри­мой в во­де, и не­рас­тво­ри­мой уг­ле­во­до­род­ной це­поч­ки. Та­кая из­би­ра­тель­ность при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию ла­мел­ляр­ных (слои­стых) фаз в вод­ных рас­тво­рах, в ко­то­рых по­ляр­ные го­лов­ки мо­ле­кул об­ра­ще­ны к вод­ным про­слой­кам, а уг­ле­во­до­род­ные це­поч­ки – друг к дру­гу, об­ра­зуя пло­ские би­слои, ци­лин­дри­че­ские или сфе­ри­че­ские струк­ту­ры.

Из­вест­ны так­же жид­кок­ри­стал­ли­че­ские по­ли­ме­ры, в ко­то­рых жид­кок­ри­стал­лич. струк­ту­ра об­ра­зу­ет­ся ли­бо стерж­не­об­раз­ны­ми фраг­мен­та­ми осн. це­пей мо­ле­кул (ли­ней­ные по­ли­ме­ры), ли­бо бо­ко­вы­ми це­пя­ми, при­сое­ди­нён­ны­ми к осн. це­пи гиб­ки­ми свя­зя­ми (греб­не­об­раз­ные по­ли­ме­ры).

Структура и классификация фаз

Для опи­са­ния даль­не­го ори­ен­та­ци­он­но­го по­ряд­ка мо­ле­ку­ляр­ных осей вво­дят еди­нич­ный век­тор $boldsymbol L$, на­зы­вае­мый ди­рек­то­ром, ука­зы­ваю­щий на­прав­ле­ние, вдоль ко­то­ро­го в сред­нем ори­ен­ти­ро­ва­ны вы­де­лен­ные мо­ле­ку­ляр­ные оси. В из­вест­ных од­но­ос­ных Ж. к. ори­ен­та­ци­он­ный по­ря­док не яв­ля­ет­ся по­ляр­ным, т. е. в та­ких Ж. к. на­прав­ле­ния $boldsymbol L$ и –$boldsymbol L$ эк­вива­лент­ны. Од­но­ос­ные жид­кок­ри­стал­лич. струк­ту­ры (фа­зы) при­ня­то клас­си­фи­ци­ро­вать по ви­ду функ­ции плот­но­сти ве­ще­ст­ва $ρ(boldsymbol r) ;(boldsymbol r$– про­стран­ст­вен­ная ко­ор­ди­на­та) и их ло­каль­ной ори­ен­та­ции $boldsymbol {L(r)}$.

Фа­за с $ρ = text {const}$ и $boldsymbol L=const$ на­зы­ва­ется не­ма­ти­че­ским Ж. к. Не­ма­ти­че­ские Ж. к., как и обыч­ная жид­кость, ха­рак­те­ри­зу­ют­ся хао­тич. рас­пре­де­ле­ни­ем цен­тров тя­же­сти мо­ле­кул (рис. 1, а). В по­ля­ри­за­ци­он­ный мик­ро­скоп вид­ны тон­кие ни­ти (от­сю­да назв., от греч. νημα – нить), ко­то­рые свя­за­ны с осо­бен­но­стя­ми в ори­ен­та­ции мо­ле­кул – ли­ния­ми, на­зы­вае­мы­ми дис­кли­на­ция­ми, на ко­то­рых на­прав­ле­ние $boldsymbol L$ не оп­ре­де­ле­но.

Смек­ти­че­ские Ж. к. (от греч. σμῆγma – мы­ло) ха­рак­те­ри­зу­ют­ся $boldsymbol L=text {const}$, а плот­ность $ρ(boldsymbol r)$ пе­рио­дич­на вдоль вы­де­лен­ной оси $z$. Смек­ти­че­ские Ж. к. име­ют боль­шое чис­ло мо­ди­фи­ка­ций (смек­тич. фаз, А, В, С, …), раз­ли­чаю­щих­ся сим­мет­ри­ей и осо­бен­но­стя­ми кор­ре­ля­ци­он­ных функ­ций. В струк­ту­ре смек­тич. фа­зы А (рис. 1, б) плот­ность по­сто­ян­на в плос­ко­сти $xy$. Мо­ле­ку­лы рас­по­ло­же­ны слоя­ми, ко­то­рые мо­гут сколь­зить от­но­си­тель­но друг дру­га. Об­раз та­кой струк­ту­ры – «кри­стал­лич. стоп­ка жид­ких плос­ко­стей». Смек­тич. фа­за С (рис. 1, в) име­ет та­кую же слои­стую струк­ту­ру, что и фа­за А, од­на­ко пре­иму­щест­вен­ное на­прав­ле­ние длин­ных осей па­лоч­ко­об­раз­ных мо­ле­кул со­став­ля­ет не­ко­то­рый угол с нор­ма­лью к смек­тич. плос­ко­стям. Ес­ли мо­ле­ку­лы хи­раль­ны, то они по­во­ра­чи­ва­ют­ся от слоя к слою от­но­си­тель­но оси $z$, об­ра­зуя спи­раль­ную струк­ту­ру (хи­раль­ная фа­за С). Фа­за В, в от­ли­чие от фаз А и С, об­ла­да­ет гек­са­го­наль­ной упо­ря­до­чен­но­стью в плос­ко­сти $xy$.

Хо­ле­сте­ри­че­ские Ж. к. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся $ρ(boldsymbol r) = text{const}$ и мак­ро­ско­пи­чес­ки мо­ду­ли­ро­ван­ной струк­ту­рой, при­чём кон­цы век­то­ров $boldsymbol L$ об­ра­зу­ют в про­стран­ст­ве спи­раль (рис. 2).

Су­ще­ст­ву­ют лио­троп­ные и тер­мо­троп­ные Ж. к., имею­щие дву­мер­ные струк­ту­ры: у них твёр­дые ре­шёт­ки (гек­са­го­наль­ные и квад­рат­ные) со­став­ле­ны из жид­ких стол­би­ков, вдоль ко­то­рых цен­тры масс мо­ле­кул рас­по­ло­же­ны бес­по­ря­доч­но. Дву­мер­ной ре­шёт­кой об­ла­да­ют мно­гие Ж. к., со­стоя­щие из дис­ко­об­раз­ных мо­ле­кул (дис­ко­ти­че­ские Ж. к.) (рис. 3).

Фазовые превращения

Фа­зо­вые пе­ре­хо­ды ме­ж­ду жид­кок­ри­стал­лич. мо­ди­фи­ка­ция­ми трак­ту­ют­ся как точ­ки из­ме­не­ния сим­мет­рии ве­ще­ст­ва и опи­сы­ва­ют­ся фе­но­ме­но­ло­гич. тео­ри­ей Лан­дау c со­ответcтвующими па­ра­мет­ра­ми по­ряд­ка. Напр., при пе­ре­хо­де 2-го ро­да смек­тич. фа­зы А (рис. 1, б) в фа­зу С (рис. 1, в) сте­пень ори­ен­та­ци­он­но­го по­ряд­ка и мо­ду­ля­ции плот­но­сти ве­ще­ст­ва при­бли­жён­но фик­си­ро­ва­ны, а но­вым па­ра­мет­ром по­ряд­ка слу­жит от­кло­не­ние ди­рек­то­ра $boldsymbol L$ от оси $z$. В сис­те­ме хи­раль­ных мо­ле­кул тот же пе­ре­ход со­про­во­ж­да­ет­ся воз­ник­но­ве­ни­ем спон­тан­ной элек­трич. по­ля­ри­за­ции $boldsymbol P$ из-за ут­ра­ты плос­ко­стей сим­мет­рии в хи­раль­ной фа­зе С. Век­тор $boldsymbol P$ пер­пен­ди­ку­ля­рен оси $z$ и ди­рек­то­ру $boldsymbol L$. В хи­раль­ной фа­зе С кон­цы век­то­ров $boldsymbol {P(r)}$ и $boldsymbol {L(r)}$ об­ра­зу­ют в про­стран­ст­ве спи­раль, и их на­прав­ле­ние мож­но пе­ре­клю­чать элек­трическим по­лем. По этой при­чи­не хи­раль­ная смек­ти­ческая фа­за С счи­та­ет­ся сег­не­то­элек­три­че­ской.

Анизотропия электрических и магнитных свойств жидких кристаллов

В со­от­вет­ст­вии с сим­мет­ри­ей Ж. к. все их ха­рак­те­ри­сти­ки – функ­ции па­ра­мет­ра ори­ен­та­ци­он­но­го по­ряд­ка, опи­сы­вае­мые тен­зо­ра­ми. Для од­но­ос­ных Ж. к. тен­зор ди­элек­трич. про­ни­цае­мо­сти име­ет вид: $$ε_{ik} = ε_⊥delta_{ik}+ε_a( boldsymbol{LL}_k),$$где $ε_a = ε_{||} – ε_⊥; ε_{||}, ε_⊥$ – зна­че­ния ди­элек­трич. про­ни­цае­мо­сти для на­прав­ле­ний, па­рал­лель­но­го и пер­пен­ди­ку­ляр­но­го $boldsymbol L$; $δ_{ik}$ – сим­вол Кро­не­ке­ра. Ве­ли­чи­ны $ε_a lt 0$ ха­рак­тер­ны для мо­ле­кул, об­ла­даю­щих ди­поль­ным мо­мен­том, на­прав­лен­ным пер­пен­ди­ку­ляр­но длин­ной оси мо­ле­ку­лы (напр., в MBBA), зна­че­ния $ε_a gt 0$ – для мо­ле­кул с про­доль­ным рас­по­ло­же­ни­ем ди­поль­но­го мо­мен­та (напр., в 5CB). Знак и ве­ли­чи­на $ε_a$ (от –10 до +40) иг­ра­ют ре­шаю­щую роль в элек­тро­оп­тич. по­ве­де­нии не­ма­ти­че­ских Ж. к. Тен­зо­ры элек­тро­про­вод­но­сти и маг­нит­ной вос­при­им­чи­во­сти од­но­ос­ных Ж. к. име­ют ту же фор­му. Боль­шин­ст­во Ж. к. диа­маг­нит­ны.

Оптические свойства жидких кристаллов

Рез­кое от­ли­чие оп­тич. свойств од­но­ос­ных Ж. к. от свойств од­но­ос­ных твёр­дых кри­стал­лов про­яв­ля­ет­ся в об­лас­ти вы­со­ких ин­тен­сив­но­стей све­та, где для Ж. к. ха­рак­тер­на «ги­гант­ская» не­ли­ней­ность, вы­зван­ная мо­ле­ку­ляр­ной пе­ре­ори­ен­та­ци­ей в элек­трич. по­ле све­то­вой вол­ны (см. Не­ли­ней­ная оп­ти­ка). Особый ин­те­рес пред­став­ля­ют оп­тич. свой­ст­ва хо­ле­сте­ри­че­ских, а так­же хи­раль­ных смек­тич. фаз. Т. к. эти ве­ще­ст­ва име­ют спи­раль­ную струк­ту­ру с ша­гом спи­ра­ли от де­ся­тых до­лей мкм до бес­ко­неч­но­сти, ин­фра­крас­ное и ви­ди­мое из­лу­че­ния ди­фра­ги­ру­ют на ней, что при­во­дит к се­лек­тив­но­му от­ра­же­нию волн, рас­про­стра­няю­щих­ся вдоль оси спи­ра­ли. Вне об­лас­ти се­лек­тив­но­го от­ра­же­ния хо­ле­сте­рич. Ж. к. об­ла­да­ют силь­ной оп­тич. ак­тив­но­стью (до 100 по­во­ро­тов на 1 мм тол­щи­ны слоя).

Анизотропия упругости и вязкости жидких кристаллов

Не­од­но­род­ность по­ля ди­рек­то­ра $boldsymbol {L(r)}$ оз­на­ча­ет ори­ен­та­цион­ную де­фор­ма­цию сре­ды. При этом вы­де­ля­ют три ти­па де­фор­ма­ций: по­пе­реч­ный и про­доль­ный из­ги­бы и за­кру­чи­ва­ние. Ка­ж­дая из них опи­сы­ва­ет­ся сво­им мо­ду­лем уп­ру­го­сти. Энер­гия ори­ен­та­ци­он­ных де­фор­ма­ций не­ма­ти­че­ских Ж. к. очень ма­ла. По­это­му флук­туа­ции ди­рек­то­ра име­ют зна­чит. ам­пли­ту­ду, что при­во­дит к силь­но­му рас­сея­нию све­та. Этим объ­яс­ня­ет­ся ха­рак­тер­ная мут­ность не­ма­ти­че­ских Ж. к. В смек­тич. фа­зах раз­ре­ше­ны толь­ко те ви­ды ори­ен­та­ци­он­ных де­фор­ма­ций, ко­то­рые не при­во­дят к раз­ру­ше­нию мо­ле­ку­ляр­ных сло­ёв.

Осо­бен­ность гид­ро­ди­на­мич. свойств Ж. к. – взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду те­че­ни­ем и век­то­ром ори­ен­та­ции, что при­во­дит к уве­ли­че­нию чис­ла ко­эф­фи­ци­ен­тов вяз­ко­сти. Без учё­та сжи­мае­мо­сти наи­бо­лее те­ку­чие не­ма­ти­че­ские Ж. к. мож­но опи­сать пя­тью ко­эф­фи­ци­ен­та­ми вяз­ко­сти (т. н. ко­эф­фи­ци­ен­ты Лес­ли).

Электрооптические свойства жидких кристаллов

Ани­зо­тро­пия элек­трич. и оп­тич. свойств на­ря­ду со свой­ст­вом те­ку­че­сти Ж. к. при­во­дит к мно­го­об­ра­зию элек­тро­оп­тич. эф­фек­тов. Наи­бо­лее важ­ны эф­фек­ты, не свя­зан­ные с про­те­ка­ни­ем элек­трич. то­ка и обу­слов­лен­ные чис­то ди­элек­трич. свой­ст­ва­ми сре­ды, об­ла­даю­щей ани­зо­тро­пи­ей $ε_a$. Во внеш­нем элек­трич. по­ле на­пря­жён­ностью $boldsymbol E$ Ж. к. стре­мит­ся ори­ен­ти­ро­вать­ся так, что­бы на­прав­ле­ние, в ко­то­ром его ε мак­си­маль­на, сов­па­ло с на­прав­ле­ни­ем по­ля (пе­ре­ход, или эф­фект, Фре­де­рик­са). С пе­ре­ори­ен­та­ци­ей ди­рек­то­ра свя­за­но из­ме­не­ние на­прав­ле­ния оп­тич. оси, т. е. из­ме­не­ние прак­ти­че­ски всех оп­тич. свойств об­раз­ца (двой­но­го лу­че­пре­лом­ле­ния, по­гло­ще­ния све­та, вра­ще­ния плос­ко­сти по­ля­ри­за­ции и т. д.). Наи­боль­шее прак­тич. зна­че­ние име­ет т. н. твист-эф­фект, т. е. пе­ре­ход Фре­де­рик­са в не­ма­ти­че­ском Ж. к., по­ме­щён­ном ме­ж­ду дву­мя па­рал­лель­ны­ми стёк­ла­ми с про­зрач­ны­ми элек­тро­да­ми. Жид­кок­ри­стал­лич. струк­ту­ра пред­ва­ри­тель­но за­кру­чи­ва­ет­ся спец. об­ра­бот­кой элек­тро­дов. При от­сут­ст­вии по­ля ли­ней­но по­ля­ри­зо­ван­ный бе­лый свет про­хо­дит сквозь твист-струк­ту­ру с по­во­ро­том плос­ко­сти по­ля­ри­за­ции на угол $pi/2$. При при­ло­жении на­пря­же­ния к элек­тро­дам ди­рек­тор пе­ре­ори­ен­ти­ру­ет­ся пер­пен­ди­ку­ляр­но стёк­лам ($ε_a > 0$) и ячей­ка те­ря­ет спо­соб­ность по­во­ра­чи­вать плос­кость по­ля­ри­за­ции све­та. На вы­хо­де ячей­ки по­сле ана­ли­за­то­ра на­блю­да­ют из­ме­не­ние оп­тич. про­пус­ка­ния. Разл. ва­ри­ан­ты это­го эф­фек­та при­ме­ня­ют­ся прак­ти­че­ски во всех дис­пле­ях.

Осо­бые ори­ен­та­ци­он­ные эф­фек­ты ха­рак­тер­ны для сег­не­то­элек­три­че­ских Ж. к. В этих ве­ще­ст­вах элек­трич. по­ле $boldsymbol E$ мо­жет взаи­мо­дей­ст­во­вать со спон­тан­ной по­ля­ри­за­ци­ей $boldsymbol P$. Пе­ре­ори­ен­та­ция $boldsymbol P$ со­про­во­ж­да­ет­ся пе­ре­ори­ен­та­ци­ей оп­тич. оси, при­чём знак от­кло­не­ния $boldsymbol L$ за­ви­сит от зна­ка по­ля (ли­ней­ный элек­тро­оп­тич. эф­фект). Ес­ли мо­ле­ку­лы об­ла­да­ют спец. фор­мой, то да­же в не­ма­ти­че­ском Ж. к. при $ varepsilon _a=0$ по­ля­ри­за­ция внеш­ним по­лем мо­жет со­про­во­ж­дать­ся от­но­си­тель­но сла­бым, ли­ней­ным по по­лю ис­крив­ле­ни­ем мо­ле­ку­ляр­ной ори­ен­та­ции (флек­со­элек­три­че­ский эф­фект).

При про­те­ка­нии то­ка че­рез Ж. к. вслед­ст­вие ани­зо­тро­пии их элек­тро­про­вод­но­сти воз­ни­ка­ет объ­ём­ный за­ряд, взаи­мо­дей­ст­вую­щий с по­лем $boldsymbol E$, что при­во­дит к элек­тро­гид­ро­ди­на­мич. не­ус­той­чи­во­сти. В по­ля­ри­за­ци­он­ном мик­ро­ско­пе вид­ны пе­рио­дич. сис­те­мы тём­ных и свет­лых по­лос из-за мо­ду­ля­ции ко­эф. пре­лом­ле­ния. Уве­ли­че­ние $boldsymbol E$ вы­зы­ва­ет по­яв­ле­ние бо­лее слож­ных кар­тин, а за­тем – чрез­вы­чай­но силь­ное рас­сея­ние све­та из-за тур­бу­лент­но­сти и воз­му­ще­ний ори­ен­та­ции Ж. к. (ди­на­мич. рас­сея­ние све­та).

Практические применения жидких кристаллов

Наи­бо­лее важ­ные при­ме­не­ния Ж. к. ос­но­ва­ны на их элек­тро­оп­тич. свой­ст­вах. Из­ме­не­ние ори­ен­та­ции оп­тич. оси в не­ма­ти­че­ских Ж. к. тре­бу­ет ма­лых электрич. на­пря­же­ний по­ряд­ка 1 В и мощ­но­стей по­ряд­ка ми­кро­ватт, что мож­но обес­пе­чить не­по­сред­ст­вен­ной по­да­чей сиг­на­лов с ин­те­граль­ных схем. По­это­му Ж. к. ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в ма­ло­га­ба­рит­ных ча­сах, каль­ку­ля­то­рах, те­ле­фо­нах, про­ек­то­рах, дис­пле­ях ком­пь­ю­те­ров, из­ме­рит. при­бо­рах и все­воз­мож­ных таб­ло для ото­бра­же­ния циф­ро­вой, бу­к­вен­ной и ана­ло­го­вой ин­фор­ма­ции, в т. ч. и в ре­аль­ном мас­шта­бе вре­ме­ни, напр. в пло­ских эк­ра­нах те­ле­ви­зо­ров. Жид­ко­кри­стал­лич. дис­плеи с па­мя­тью пер­спек­тив­ны для раз­но­го ро­да элек­трон­ных кар­то­чек и «элек­трон­ной бу­ма­ги».

Др. об­ласть при­ме­не­ния Ж. к. – про­стран­ст­вен­но-вре­мен­ны́е мо­ду­ля­то­ры све­та для уст­ройств оп­тич. об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции. В ком­би­на­ции с фо­то­чув­ст­ви­тель­ны­ми по­лу­про­вод­ни­ко­вы­ми слоями Ж. к. при­ме­ня­ют­ся так­же в ка­че­ст­ве уси­ли­те­лей и пре­об­ра­зо­ва­те­лей изо­бра­же­ний. Ве­дут­ся ра­бо­ты по ис­поль­зо­ва­нию Ж. к. в мик­ро­ми­ниа­тюр­ных ла­зе­рах (в т. ч. гиб­ких) со спек­тра­ми ге­не­ра­ции, управ­ляе­мы­ми элек­трич. по­лем. Ж. к. об­ла­да­ют ги­гант­ской оп­тич. не­ли­ней­но­стью в по­ле из­лу­че­ния ла­зе­ров не­пре­рыв­но­го дей­ст­вия, что по­зво­ля­ет мо­де­ли­ро­вать мн. не­ли­ней­ные про­цес­сы, ис­поль­зуя мощ­но­сти из­лу­че­ния по­ряд­ка не­сколь­ких мил­ли­ватт, при этом не­ли­ней­ность управ­ля­ет­ся элек­трич. по­лем.

Лио­троп­ные Ж. к. на вод­ных рас­тво­рах кра­си­те­лей пер­спек­тив­ны для произ-ва по­ля­ри­за­то­ров и др. оп­тич. эле­мен­тов. По­ли­мер­ные Ж. к. ис­поль­зу­ют­ся в не­ли­ней­ной оп­ти­ке в ка­че­ст­ве сред для за­пи­си и пе­ре­за­пи­си ин­фор­ма­ции. За­ви­си­мость ша­га спи­ра­ли хо­ле­сте­ри­че­ских Ж. к. от темп-ры по­зво­ля­ет ис­поль­зо­вать плён­ки этих ве­ществ для на­блю­де­ния рас­пре­де­ле­ния темп-ры по по­верх­но­сти разл. тел. Этот ме­тод при­ме­ня­ет­ся, напр., в мед. ди­аг­но­сти­ке вос­па­ли­тель­ных про­цес­сов, не­раз­ру­шаю­щем кон­тро­ле элек­трон­ных при­бо­ров и ви­зуа­ли­за­ции мик­ро­вол­но­во­го и те­п­ло­во­го из­лу­че­ний. Ис­поль­зо­ва­ние жид­кок­ри­стал­лич. со­стоя­ний иг­ра­ет су­ще­ст­вен­ную роль в тех­но­ло­гии сверх­проч­ных по­ли­мер­ных во­ло­кон.

Биологические аспекты

Слож­ные био­ло­ги­че­ски ак­тив­ные мо­ле­ку­лы (напр., ДНК), ви­ру­сы и др. так­же мо­гут на­хо­дить­ся в жид­кок­ри­стал­лич. со­стоя­нии. Ус­та­нов­ле­на роль Ж. к. в ря­де ме­ха­низ­мов жиз­не­дея­тель­но­сти че­ло­ве­че­ско­го ор­га­низ­ма. Не­ко­то­рые бо­лез­ни (ате­ро­скле­роз, желч­но­ка­мен­ная бо­лезнь), свя­зан­ные с по­яв­ле­ни­ем в ор­га­низ­ме твёр­дых кри­стал­лов, про­хо­дят че­рез ста­дию воз­ник­но­ве­ния жид­кок­ри­стал­лич. со­сто­я­ний. Осо­бую роль иг­ра­ет жид­ко­кри­стал­лич. со­стоя­ние био­ло­гич. мем­бран, в ча­ст­но­сти в про­цес­сах ион­но­го транс­пор­та, ме­ха­низ­мах фо­то­син­те­за и зре­ния, в про­цес­сах са­мо­ор­га­ни­за­ции био­ло­гич. струк­тур.

Источник: bigenc.ru

жидкие кристалы

Мы живем в мире кристаллов. Кристаллы не только вовне, но и внутри нас: они составляют и вещество мозга, и оболочки нервных клеток, и кровяные шарики — эритроциты. Правда, кристаллы эти не обычные, а так называемые «жидкие». Привычно думать, что главный признак кристалла — это строгий порядок расположения, периодичность повторения одних и тех же частиц. Отсюда — его особенность: разные свойства по разным направлениям.

И потому само название «жидкий кристалл» заключает в себе парадокс, более того, граничит с абсурдом — ведь в жидкостях и газах нет строгого порядка частиц, наоборот главный их признак — полная одинаковость свойств в любых направлениях. Жидкие кристаллы — своеобразное промежуточное состояние вещества: они текучи, как вода, образуют капли, но их структура упорядочена. Капли жидких кристаллов — всегда строго определенной формы.

Обычно жидкие кристаллы возникают, когда охлаждаются расплавы или повышается концентрация растворов некоторых веществ с длинными молекулами. При этом само вещество приобретает новые, необычные свойства — другую окраску, температуру плавления и т. д. Жидкие кристаллы не так уж редки. Оказалось, что даже чернила для авторучек имеют при высыхании жидкокристаллическую структуру.

Эти сказочно красивые образования имеют три вида: смектические, или мылообразные, нематические, или нитевидные, и холестерические, то есть сходные по строению со всем известным холестерином.

Смектические кристалы

Смектические кристаллы — это ракетообразные молекулы, выстроенные рядами, образующими как бы этажи. Так расположены молекулы в мыльном пузыре, где между строгими рядами внутренней и внешней поверхности беспорядочно плавают в жидкости молекулы мыла. Так же устроены и оболочки нервных волокон живого организма, элементы цитоплазмы, структуры хлоропластов — веществ, связанных с реакцией фотосинтеза у растений.

Нематические кристаллы менее упорядочены. Их длинные оси ориентированы в определенном направлении, как булавки в коробочке. Такую структуру имеют многие смолы и стекла и жизненно важные составные части живого белка — лецитин, керазин, цереброн.

Холестерическую форму, как явствует из названия, имеют в определенных условиях почти все соединения холестерина. Их молекулы расположены слоями, как у смектических образований, с той только разницей, что там они «стоят», а здесь «лежат». Такие молекулы имеют вид плоской дощечки с флажками или поплавками. Они-то как раз и придают холестерину свойства жидкого кристалла: не дают молекулам располагаться параллельно друг другу, и оси молекул одного слоя становятся под углом к осям другого слоя.

Кристаллы холестерического типа переливаются всеми цветами радуги потому, что они обладают редким свойством: двойным лучепреломлением. Один поляризованный луч отражается, другой проходит через вещество, окрашивая его в разных направлениях по-разному. Стоит лишь немного расстроить хрупкие связи молекул жидких кристаллов, как резко меняются оптические свойства вещества — его окраска, прозрачность. Особенно чутко реагируют рядовые кристаллы на изменения температуры. Охлаждаясь, они становятся фиолетовыми, потом голубыми, желтыми, красными и снова бесцветными. Можно так подобрать смесь жидких кристаллов, что совершенно определенный цвет будет соответствовать определенной температуре. Всякое нарушение однородности материала сопровождается неравномерным распределением тепла, и жидкие кристаллы дают возможность деликатно и безвредно вести контроль за состоянием новорожденных или больных в бессознательном состоянии: с их помощью можно воспроизвести точную карту расположения и выходов к коже кровеносных сосудов — ведь там, где залегает сосуд, температура всегда несколько выше. Жидкокристаллические пленки используют при изучении температурных перепадов в раковых опухолях, различных очагах поражения кожи и в других подобных случаях.

жидкие кристалы

Вообще поведение холестерина в жидкокристаллическом состоянии представляет чрезвычайный интерес для медицины. Выяснением его роли много занимался известный русский патофизиолог профессор Семен Сергеевич Халатов. Он установил, например, что у людей при некоторых заболеваниях резко повышается содержание жидких кристаллов в организме. Отлагаясь в тканях, жидкие кристаллы разрушают клетки.

Если мы будем знать как устроены, как образуются, и разрушаются жидкие кристаллы, то сможем не только определять, но и предупреждать такие тяжелые заболевания, как ожирение селезенки, некоторые кожные болезни, «старческое» помутнение роговицы и желчнокаменную болезнь.

Не менее важны эти знания для изучения живой клетки. Оказывается, жидкие кристаллы не только разрушители. Многим вполне здоровым, нормальным живым клеткам свойственно жидкокристаллическое состояние. Сложной жидкокристаллической системой является и человеческий мозг. Серое вещество в основном состоит из жидких кристаллов. А в белом веществе и проводящих путях нервной системы жидкие кристаллы играют роль диэлектриков. Они образуют оболочку вокруг нервных волокон — нейронов. Коллаген, содержащийся в опорных тканях — костях, сухожилиях и мозге, — близок по структуре к кристаллам нематического типа.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — хранитель и передатчик наследственной информации в живом организме — тоже образует жидкие кристаллы так называемого лиотропного типа.

Такая распространенность жидких кристаллов в живом организме не случайна. Они легко поглощают и растворяют различные вещества. Замечательные свойства: пластичность и гибкость в сочетании с устойчивостью к внешним воздействиям, чувствительность и тонкость структуры — все это делает жидкие кристаллы незаменимыми элементами живых тканей.

P. S. О чем еще думают британские ученные: А еще нервные клетки человеческого мозга имеют большое влияние на различные аспекты нашей жизни, например, такие как уровень интеллекта, память, воображение, и даже психология отношений между различными людьми порой зависит именно от них.

Источник: www.poznavayka.org


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.