액정이란 무엇이며 액정의 분류

 

 

온도에 따른 액정의 변화

 

보통의 물질은 고체, 액체, 기체의 3 가지 상태로 존재하여 고체가 녹는 온도인 용융온도에서 액체로 변화하지만, 일정 온도 범위에서 액체와 고체의 중간 성질을 가지는 제 4 의 물질 상태를 갖는 물질이 있음이 1888년에 오스트리아의 생물학자 F.Reinitzer에 의해 처음으로 발견되었습니다. 그는 식물에서의 콜레스테롤을 연구하고 있었는데, 콜레스테롤과 연관된 유기물질이 녹는 거동을 관찰한 결과 145.5℃에서 탁했던 액체가 178.5℃에서는 맑은 액체로 변하는 것을 발견한 것입니다. 그 후 이러한 액체가 균일한 유체상이나 액체와는 달리 전형적인 고체결정처럼 빛을 편광시키는 광학적 이방성이 있다는 것을 확인하고 액체와 같은 흐르는 성질과 고체와 같은 광학적 특징을 보유하고 있다는 의미에서 액정(Liquid Crystals)이라고 부르게 되었습니다. 그 후 많은 액정이 합성되었으며, 이와 같이 액정 상태, 또는 액정 상태를 갖는 물질 자체를 액정이라고 부르고 있습니다.

 

 

3종류의 액정상에서 분자 배열 구조

 

액정의 분류 :
액정상에서 분자는 특수한 배열을 하고 있습니다. 자연상태의 액정은 약 3,000여종 이상이 있으나, 디스플레이로서 실용화된 것은 배열구조의 차이에 따라 스메틱(smectic), 네마틱(nematic), 콜레스테릭(cholesteric) 등의 종류로 크게 분류할 수 있습니다. 액정이 나타내는 광학적 성질은 액정의 종류에 따른 분자 구조의 차이에 따라 달라지게 됩니다.

 

스메틱(Smetic : 그리스말의 "비누"에서 유래)
스메틱 액정은 막대 모양의 분자가 층 모양의 구조를 형성하며 구성분자는 서로 평행으로 배열하여 각층의 면 위에 거의 수직으로 있는 구조입니다. 분자층 사이의 결합은 비교적 약하여 비누처럼 서로 미끄러지기 쉬운 특성을 가지며, 이 때문에 스멕틱 액정은 2차원적 유체의 성질을 나타냅니다. 그러나 보통의 액체에 비교하면 점도는 매우 높습니다.

 

네마틱(Nematic : 그리스말의 "실같은"에서 유래)
네마틱 액정은 막대모양의 분자가 서로 평행하게 배열하고 있지만 각각의 분자는 장축방향으로 비교적 자유로이 이동할 수 있으며, 층상 구조는 존재하지 않습니다. 이 때문에 유동성이 풍부하고 점도는 낮습니다. 네마틱상에는 실이 흘러가듯이 방향질서만 있고 위치질서는 없기 때문입니다.

 

콜레스테릭(Cholesteric : 그리스말의 "쓸개,담=bile"에서 유래)
액정상을 형성하는 분자들의 가장 일반적인 예들은 콜레스테롤과 밀접한 연관이 있기에 이들을 콜레스테릭 액정이라 부릅니다. 콜레스테릭상은 때로는 카이랄 네마틱 (Chiral Nematic) 액정이라고도 부릅니다. '카이랄'이란 말은 단순히 비틀려 있다는 것을 의미하는데, 콜레스테릭 액정은 인접한 층 사이에서 분자축의 배열 방위가 약간씩 벗어나 있는 형태이며 액정전체로서는 나선구조를 하고 있기 때문에 붙은 이름입니다.

 

 

 

 

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