Sıvı_kristal
Tarihçe
1888’de, Karl-Ferdinands Üniversitesinde çalışan Avusturyalı botanik fizyolojisti Friedrich Reinitzer kolesterik sıvı kristaller olarak bilinen maddeler sınıfına ait olan kolesterolün çeşitli türevlerinin fizyo-kimyasal özelliklerini incelemiştir. Daha önceleri ise, diğer araştırmacılar kolesterol türevlerinin donma noktasının hemen üzerinde soğutulduklarında farklı renk efektlerini gözlemlemişlerdir, fakat bunu yeni bir olgu ile bağdaştırmamışlardır. Reinitzer türev kolesteril benzoatlardaki renk değişikliklerinin en belirgin özellik olmadığının farkına varmıştır. Kolesteril benozatların diğer bileşiklerde olduğu gibi erimediğini, fakat iri erime noktası olduğunu bulmuştur. 145.5 °C (293.9 °F)’de bulutumsu bir sıvı şekline eriyerek dönüşür ve 178.5 °C (353.3 °F)’de ise tekrar erir ve bulutumsu sıvı berraklaşır. Bu olgu tersine de döndürülebilir. Bir fizikçiden yardım istemek amacıyla 14 Mart 1888 tarihinde Almanya’nın Aken kentinde üniversite öğretim üyesi Otto Lehmann’a yazar. Mektupları ve numuneleri / örnekleri aralarında değişirler. Lehmann orta seviye bulutumsu akışkanı inceler ve kristalcikler gördüğünü belirtir. Reinitzer’in Viyanalı meslekdaşı Von Zepharovich de orta seviye “akışkanın” kristalcik olduğuna işaret etmiştir. Mektupların Lehmann ile karşılıklı gönderilmesi birçok cevaplanmamış soruyla 24 Nisan’da sona erer. Reinitzer kendi sonuçlarını, Lehmann ve Von Zepharich’in katkılarından saygı ile bahsederek, Viyana Kimya Derneğinin 3 Mayıs 1888’deki toplantısında sunar. O zamana kadar, Reinitzer kolesterik sıvı kristallerin (bu isim Otto Lehmann tarafından 1904’te konulmuştur) üç önemli özelliğini bulmuş ve tanımlamıştır: iki erime noktasının varlığı, dairesel olarak polarize ışık yansıması ve ışığın polarizasyon yönünün döndürülebilirliği. Tesadüfi keşfinden sonra, Reinitzer sıvı kristaller üzerindeki çalışmalarını daha ileriye götürmemiştir. Araştırma yeni bir olgu ile karşılaştığının farkına varan ve bunu iyice araştırabilecek pozisyonunda olan Lehmann tarafından sürdürülmüştür. Post-doktora yıllarında kristalograpfi ve mikroskopi alanlarında uzmanlık kazanmıştır. Lehmann sistematik çalışmalarına ilk önce kolesteril benzoat ve daha sonra ilişkili bileşiklerden çift-erime olgusunu gösterenleri inceleyerek başlamıştır. Polarize ışıkta gözlemlerini yapabilmiştir ve mikroskopu yüksek sıcaklık gözlemlerini yapma imkanını veren sıcak bir satıh (ısıtıcı ile donatılmış numune / örnek tutucu) ile donatılmıştır. Orta seviye bulutumsu safha / seviye açıkça akışı sürdürmüştür, fakat diğer özellikler, bilhassa mikroskop altındaki bu olay Lehmann’ı bir katı ile uğraştığına ikna etmiştir. 1889 Ağustos ayının sonuna kadar sonuçlarını Zeitschrift für Physikalische Chemie’da yayımlamıştır. Lehmann’ın çalışması 20. yüzyılın başından 1935’te emekliliğine kadar bilinen sıvı kristallerin çoğunu sentez etmiş Alman kimyacı Daniel Vorländer tarafından sürdürülmüş ve önemli bir şekilde geliştirilmiştir. Bununla birlikte, sıvı kristaller bilim insanları arasında popüler olmamış ve madde yaklaşık 80 yıl boyunca sadece bilimsel bir merak olarak kalmıştır. İkinci Dünya Savaşından sonra, sıvı kristallerin sentez edilmesi üzerindeki çalışma Avrupa’daki üniversite araştırma laboratuvarlarında tekrar başlatılmıştır. Sıvı kristallerin önde gelen araştırmacılarından George William Gray bu maddeleri 1940’lı yılların sonlarında İngiltere’de araştırmaya başlamıştır. Grubu sıvı kristal hali göstermiş birçok yeni maddeler sentez etmiş ve bu hali gösteren moleküllerin nasıl dizayn edilebileceğinin daha iyi anlaşılmasını sağlamıştır. Moleküler Yapı ve Sıvı Kristallerin Özellikleri adlı kitabı bu konuda bir rehber kitap olmuştur. Amerikalı kimyacılardan sıvı kristalleri ilk çalışanlardan olan Glenn H. Brown 1953'te çalışmalarına Cincinnati Üniversitesinde başlamış ve daha sonra Kent State Üniversitesinde devam etmiştir. 1965 yılında sıvı kristaller hakkındaki ilk uluslararası konferansı Kent, Ohio’da dünyanın en önde gelen yaklaşık 100 bilim insanının katılımıyla düzenlemiştir. Bu konferans, bu eşsiz maddelerin pratik uygulamalarının geliştirilmesine yol açacak bu alandaki araştırmaların dünya çapında bir gayretle yürütülmesinin başlangıcı olmuştur. Sıvı kristal maddeler RCA Laboratuvarlarında 1962 yılında düz panelli elektronik ekranların geliştirilmesindeki araştırmaların konusu olmuştur. Fizik kimyacısı Richard Williams elektrik alanını 125 °C’de nematik sıvı kristalin ince bir tabakasına uyguladığında, “Bölgecik” adını verdiği (şimdi Williams Bölgecikleri olarak biliniyor) düzenli bir şeklin formasyonu gözlemlemiştir. Bu meslektaşı George H. Heilmeier’in televizyonlarda kullanılan katot ışınlı vaküm tüpün yerine kullanılabilecek sıvı kristal tabanlı düz panel ekran üzerinde araştırma yapmasını sağlamıştır. Ne yazık ki, Williams ve Heilmeier’in kullandığı para-Azoxyanisole sadece 116 °C’nin üzerinde nematik sıvı kristal hali göstermiştir, bu da bunun ticari ekran / gösterge ürünlerde kullanılmasının pratik olmadığını göstermiştir çünkü oda sıcaklığında çalışabilecek bir maddeye açıkça ihtiyaç duyuluyordu. 1966 yılında RCA’da Heilmeier grubunda araştırmacı kimyacılar olan Joel E. Goldmacher ve Joseph A. Castellano nematik bileşiklerden özellikle yapılan karışımların sadece karbon atomlarının sayılarında oda sıcaklığına sahip nematik sıvı kristaller ortaya çıkarabilen en son taraf halkalarda farklılık göstermekte olduğunu keşfetti. Schiff bazlı bileşiklerin üçlü karışımı 22–105 °C nematik aralığına sahip bir maddenin ortaya çıkması ile sonuçlandı. Oda sıcaklığında işlem ilk kullanılabilir ekranlı cihazın yapılmasını sağladı. Çalışma takımı daha sonra çoğu çok daha düşük erime noktalarına sahip nematik bileşiklerin sayısız karışımlarını hazırlamaya devam etti. Nematik bileşiklerin karıştırılması tekniği daha sonra sanayi standardı haline gelen çalışabilir sıcaklık aralığı elde etmeyi sağladı ve günümüzde spesifik uygulamaları karşılayacak maddelerin hazırlanabilmesi maksadıyla kullanılmaktadır. 1969 yılında, Hans Kelker oda sıcaklığında nematik safhaya sahip bir cismin sentezini sağlamayı başardı, MBBA, ki bu da sıvı kristal araştırmalarının en popüler konularından birini oluşturur. Sıvı kristal ekranların ticarileştirilmesi olan sonraki aşama George Gray tarafından düşük erime sıcaklıklı kimyasal olarak daha stabil cisimlerin (cyanobiphenyls) sentezinin yapılmasıydı. Ken Harrison ve İngiliz MOD (RRE Malvern) ile 1973’te yürüyen bu iş elektronik ürünler içinde küçük alanlı LCD’lerin hızlı benimsenmesiyle sonuçlanan yeni maddelerin dizaynına yol açtı. 1991 yılında sıvı kristal ekranların en iyi şekilde kurulduğu zamanda, Paris-Sud Üniversitesinde çalışan Pierre-Gilles de Gennes “maddenin daha kompleks şekillerine, özellikle sıvı kristaller ve polimerlere, genelleştirilebilecek basit sistemlerde sıra olgularını çalışmak üzere geliştirilen metotları keşfinden” dolayı Nobel Ödülü aldı.