液晶光子學(xué)第1章緒論課件

1、液晶光子學(xué)第一章緒論1.1液晶的概念及其分子結(jié)構(gòu)1.2液晶的分類1.3液晶的典型相態(tài)與結(jié)構(gòu)of402 習(xí)題1.1 液晶的概念及其分子結(jié)構(gòu)第一章 緒論of4031液晶的概念固態(tài)液態(tài)氣態(tài)各向異性流動(dòng)性液晶態(tài)各向同性態(tài)晶態(tài)液晶態(tài)升溫降溫1.1 液晶的概念及其分子結(jié)構(gòu)第一章 緒論of4042液晶的分子結(jié)構(gòu)第一個(gè)液晶分子的發(fā)現(xiàn)1.1 液晶的概念及其分子結(jié)構(gòu)第一章 緒論of4052液晶的分子結(jié)構(gòu)(a) 人工合成的第一種室溫液晶 MBBA(b) 室溫穩(wěn)定液晶 5CB液晶分子通式X, Y: 苯基/ 環(huán)己烷/ 雜環(huán)M, N: -CH=N-, -N=N-, -CC-, -COO-R, R: 烷基/ 烷氧基長鏈/

2、末端引入極性基團(tuán)1.1 液晶的概念及其分子結(jié)構(gòu)第一章 緒論of4062液晶的分子結(jié)構(gòu)奇偶效應(yīng)：末端烷基或烷氧基團(tuán)的碳原子個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)一般呈現(xiàn)液晶態(tài)，當(dāng)個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)一般不呈現(xiàn)液晶態(tài)。末端取代基鏈長不宜過長或過短；末端基團(tuán)鏈長，呈現(xiàn)近晶相的概率較高。呈現(xiàn)近晶相的兩種液晶分子7CB8OCB第一章緒論1.1液晶的概念及其分子結(jié)構(gòu)1.2液晶的分類1.3液晶的典型相態(tài)與結(jié)構(gòu)of407 習(xí)題1.2 液晶的分類第一章 緒論of4081按呈現(xiàn)液晶態(tài)的方式分類熱致液晶目前應(yīng)用最為廣泛的一類液晶熱致液晶占90%以上液晶態(tài)依賴于溫度。僅在一定的溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)液晶性質(zhì)溶致液晶廣泛存在于生命體內(nèi)，溶質(zhì)一般為兩親性分子，溶

3、劑一般為水液晶態(tài)存在于一定濃度范圍內(nèi)，不同濃度分子排列不同層狀相六方相立方相1.2 液晶的分類第一章 緒論of4092按分子幾何外形分類棒狀盤狀碗狀香蕉狀1.2 液晶的分類第一章 緒論of40102按相對分子質(zhì)量分類小分子液晶高分子液晶1相對分子質(zhì)量較小2液晶態(tài)穩(wěn)定3液晶相溫度區(qū)間大且覆蓋室溫混晶（商用液晶） 平衡光學(xué)、電學(xué)各向異性，液晶相區(qū)間及呈現(xiàn)液晶態(tài)的溫度等1高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性2阻燃、絕緣3耐輻射、耐腐蝕、線膨脹率低小分子液晶基元通過熱、光或催化方式鍵合，產(chǎn)生在一定溫度下（通常高于室溫）呈現(xiàn)液晶相的物質(zhì)1.2 液晶的分類第一章 緒論of4011高分子液晶 按基元位置分類主鏈型側(cè)鏈型復(fù)合型剛

4、性主鏈型高分子液晶聚對苯甲酰胺側(cè)鏈型高分子液晶1.2 液晶的分類第一章 緒論of4012高分子液晶 液晶基元的影響聚合物的有序性比在小分子時(shí)更高單體的液晶性能與聚合物可能不同，向列相可能會(huì)變成近晶相小基元可以聚合后形成液晶相，通常為向列相液晶基元長度增加，清亮溫度上升第一章緒論1.1液晶的概念及其分子結(jié)構(gòu)1.2液晶的分類1.3液晶的典型相態(tài)與結(jié)構(gòu)of4013 習(xí)題1.3 液晶的典型相態(tài)第一章 緒論of4014各向同性態(tài)向列相晶相近晶相手性向列相手性劑Bragg 反射螺旋軸 螺距(pitch)1.3 液晶的典型相態(tài)第一章 緒論of4015向列相分子排列一維有序，分子質(zhì)心無序，不存在平移有序性向列

5、相分子結(jié)構(gòu)絲狀織構(gòu)四種奇點(diǎn)X射線衍射1.3 液晶的典型相態(tài)第一章 緒論of4016近晶相分子排列一維有序，分子質(zhì)心無序，不存在平移有序性，有序性高于向列相SmA相SmC相SmB相1.3 液晶的典型相態(tài)第一章 緒論of4017手性液晶相分子內(nèi)含有不對稱碳原子體系摻入手征性分子手性液晶相膽甾相藍(lán)相手性近晶C相TGB相1.3 液晶的典型相態(tài)第一章 緒論of4018膽甾相Bragg 反射螺旋軸 螺距(pitch)分子結(jié)構(gòu)焦錐織構(gòu)表面取向后油絲織構(gòu)選擇性反射指紋織構(gòu)衍射效應(yīng)外加電場外加剪切力1.3 液晶的典型相態(tài)第一章 緒論of4019藍(lán)相優(yōu)點(diǎn):光學(xué)各向同性對特定波長圓偏振光的可調(diào)性反射響應(yīng)時(shí)間迅速缺點(diǎn)

6、:溫寬窄1.3 液晶的典型相態(tài)第一章 緒論of4020藍(lán)相 (Blue Phase)BPI 體心立方BPII 簡單立方BPIII 織構(gòu)BPII 織構(gòu)BPI 織構(gòu)Kssel圓環(huán)衍射圖案 BPII 圓環(huán)衍射BPI 圓弧衍射織構(gòu)觀察，表面未錨定處理液晶盒晶面指向隨機(jī)，反射光顏色不同BPII晶格常數(shù)小于BPI1.3 液晶的典型相態(tài)第一章 緒論of4021扭曲晶粒邊界相（TGB）存在于高手性體系的膽甾相和近晶相之間分子排列類似膽甾相指向矢產(chǎn)生扭曲分子排列類似近晶相，具有明顯的分層結(jié)構(gòu)反射光波長公式第一章緒論1.1液晶的概念及其分子結(jié)構(gòu)1.2液晶的分類1.3液晶的典型相態(tài)與結(jié)構(gòu)of4022 習(xí)題1.液晶態(tài)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有哪些基本特點(diǎn)，液晶的光學(xué)各向異性主要由分子結(jié)構(gòu)中的哪幾個(gè)方面來決定？2.液晶的分類方式主要有哪幾種？3.溶致液晶的分子排列結(jié)構(gòu)具有怎樣的特點(diǎn)，其排列結(jié)構(gòu)主要由哪個(gè)方面決定？4.液晶的指向矢和有序度代表何種物理意義，有序度的定量分析基于何種數(shù)