کریستال مایع
تاریخچه

در سال ۱۸۸۸، یک گیاه‌شناس اتریشی به نام فردریش راینیتزر هنگام کار در دانشگاه آلمانی پراگ، کلسترول را از هویج استخراج می‌کرد تا فرمول شیمیایی آن را به‌دست‌آورد. راینیتزر خواص شیمی-فیزیکی مشتقات مختلف کلسترول را آزمایش کرد. چند تن از محققان و همکاران وی تا پیش از آن، اثرات رنگی متمایزی را هنگام سرد کردن مشتقات کلسترول، دقیقاً بالای نقطه انجماد مشاهده کرده بودند. راینیتزر خودش پدیده‌ای مشابه را در بنزوات کلسترول یافت؛ ولی رنگ‌ها در نزدیکی نقطه انجماد بنزوات کلسترول، در ویژه‌ترین شکلشان نبودند. راینیتزر دریافت که بنزوات کلسترول مانند سایر ترکیبات ذوب نمی‌شود، بلکه به‌طور واضح دو نقطه ذوب دارد. در ۱۴۵٫۵ درجه سانتیگراد ذوب شده و تبدیل به یک مایع کدر می‌شود، و در ۱۷۸٫۵ درجه سانتیگراد دوباره ذوب شده، و مایع کدر یک‌باره شفاف می‌شود. به‌علاوه، این پدیده برگشت‌پذیر بود. راینیتزر برای کمک گرفتن از یک فیزیکدان، در ۱۴ مارس ۱۸۸۸، نامه‌ای به اوتو لِمان نوشت. آن‌ها نامه‌هایی به هم نوشتند. لمان هم بر روی شاره کدر حالت میانی آزمایش‌هایی کرد و گزارش داد که بلوری شدن را دیده‌است. راینیتزر هم به همین نتایج دست یافت. مبادله نامه با لمان در ۲۴ آوریل با انبوهی از سؤالات بی‌پاسخ به پایان رسید. راینیتزر نتایج خودش را که با نتایج لمان مطابقت داشت، در۳ مه ۱۸۸۸، در یک نشست در انجمن شیمی وین ارائه داد. تا این زمان راینیتزر سه سیمای متفاوت از کریستال‌های مایع کلستریک را کشف کرده بود. (این نام بعدها در سال ۱۹۲۲ توسط جرج فریدل بر روی آن‌ها گذاشته شد.)
لِمان فوراً یک مطالعه سیستماتیک را شروع کرد. در ابتدا با بنزوات کلسترول و سپس با ترکیبات مرتبط که آن‌ها هم پدیده دو ذوبی را به‌طور مشخص نشان می‌دادند. او با میکروسکوپش هم پلاریزاسیون نور را در این ترکیبات دید و هم رفتار این مواد را در دمای بالا مشاهده کرد. فاز میانی کدر که او دیده بود، یک شاره بود و جاری می‌شد ولی سایر فازها، حالت جامد داشتند. در پایان اوت ۱۸۸۹ او مقاله خودش را برای یک نشریه آلمانی ارائه داد. در ابتدای قرن ۲۰، کریستال‌های مایع، بین دانشمندان شناخته شده نبودند. در سال ۱۹۶۹ هانس کلکر موفق شد ماده‌ای را که فاز نماتیک دارد،BBA p-Methoxybenzyliden-p'-n-butylanilin)) در دمای اتاق سنتز کند. قدم بعدی برای تجاری کردن نمایشگرهای کریستال مایع، سنتز کردن یک ماده شیمیایی پایدار دیگر، سیانوبی‌فنیل (cyanobiphenyls) با دمای ذوب پایین توسط جرج‌گری بود. در سال ۱۹۹۱، زمانی که استفاده از نمایشگرهای کریستال مایع در زندگی روزمره نسبتاً رواج یافته بود، پیر ژیل دوژانس جایزه نوبل فیزیک را برای «کشف روش‌های گسترده برای مطالعه پدیده‌های نظم در سیستم‌های ساده‌ای که می‌تواند به شکل‌های پیچیده‌تری از ماده، به‌خصوص کریستالهای مایع و پلیمرها، تعمیم داده شود» از آن خود کرد.
مبادلهٔ نامه با لمان در ۰۴ آوریل به پایان رسید در حالی که بسیاری از سؤال‌ها بی‌جواب مانده بودند. راینیتزر نتایج خود را با لمان و Von zepharovich در یک ملاقاتی در انجمن شیمی وین ارائه کرد.
در ان زمان راینیتزر سه ویژگی مهم از کریستال‌های مایع کلستریک (توسط لمان در ۱۹۲۴ ابداع شد). را مطرح کرد:
دارا بودن دو نقطهٔ ذوب
بازتاب نور پلاریزه دایره‌ای
توانایی تغییردادن قطبش نور
پس از کشف اتفاقی‌اش، راینیتزر مطالعه در مورد کریستال‌های مایع را دنبال نکرد. این تحقیق توسط لمان کسی که پی برد او با یک پدیده جدید مواجه شده‌است، ادامه یافت. او قادر به مشاهدهٔ نور پلاریزه شد و سپس میکروسکوپ خود را با یک (نگه دارنده نمونه مجهز به بخاری) گرم نگه داشت که وی را قادر ساخت تا آزمایش‌های خود را در دماهای بالا انجام دهد. در پایان ماه اوت در سال ۱۱۱۹، او نتایج خود را در Zeitschrift fur physikamische منتشر کرد. کار لمان به‌طور قابل توجهی توسط شیمیدان دانیِل فُولاندِر از آغاز قرن بیستم تا پایان بازنشستگی اش در سال ۱۹۳۵ ادامه یافت. پس از جنگ جهانی دوم کار در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی دانشگاه در اروپا در مورد سنتز کریستال‌های مایع دوباره آغاز شد. دانیِل فُولاندِر یک محقق برجسته کریستال‌های مایع شروع به تحقیق در مورد این مواد در اواخر سال ۱۹۴۲ در انگلستان کرد. گروه او مواد جدیدی را که نشان دهنده حالت کریستالی بود سنتز (تولید) کردند و فهم بهتری از این که چگونه می‌توان مولکول‌های جدید را طراحی کرد تا این ویژگی را نمایش دهند ارائه داد.
کتاب او در مورد ساختار مولکولی و خواص کریستال مایع یک کتاب راهنما دربارهٔ این موضوع شد. یکی از شیمیدانان ایلات متحده ابتدا در سال ۱۹۳۵ در دانشگاه Cincinnati و سپس در دانشگاه Kent state شروع به مطالعهٔ کریستال‌های مایع کرد. در سال ۱۹۹۵ او با حضور بیش از ۱۲۲ دانشمند اولین کنفرانس بین‌المللی کریستال مایع در کنت اوهایو برگزار کرد. این کنفرانس آغاز تلاش در سراسر جهان برای انجام تحقیقات در این زمینه که به زودی توسعهٔ برنامه‌های کاربردی علمی برای این مواد بود. مواد کریستال مایع کانون پژوهش در توسعهٔ صفحه‌های نمایش تخت الکترونیکی در آغاز سال ۱۹۹۰ در آزمایشگاه RCA شد.
فیزیک‌دان richard villiams مشاهده کرد هنگامی که یک میدان الکتریکی به یک لایهٔ نازک از یک کریستال مایع نماتیک در ۱۲۵ درجه سانتیگراد اعمال می‌شود، یک الگوی منظم که او به نام دامنه نام‌گذاری کرده بود شکل گرفت و این باعث شد همکارش Jorje heilmeir به انجام تحقیقات بر روی صفحه نمایش تخت مبتنی بر کریستال مایع به جای لوله کاتد خلاء اشعه مورد استفاده در تلویزیون بپردازد. در سال 1999 joel E.goldmcher و joseph A.castellano داروخانه پژروهش در گروه RCA کشف کردند که مخلوطی از ترکیب‌های نماتیک به‌طور انحصاری که تنها در تعداد اتم‌های کربن در زنجیره‌های جانبی ترمینال متفاوت بودند.
تیم پس از آن اقدام به آماده‌سازی مخلوط‌های متعددی از ترکیبات نماتیک که بسیاری از آن‌ها در حال نقطه ذوب بسیار پایین‌تر بود کرد. این تکنیک مخلوط کردن ترکیبات نماتیک برای به‌دست آوردن محدوده گسترده درجه حرارت در نهایت به عامل استاندارد صنعتی تبدیل شد و این روزها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.