Жидкости

Структурные различия между кристаллом, жидким кристаллом и жидкостью

Однако ориентация молекул в жидком кристалле не совсем одинаковая; они в жидком состоянии и постоянно движутся, меняются местами и перераспределяются между отдельными группами. При этом полярность придает жидкому кристаллу еще одно полезное свойство: его молекулы реагируют на внешнее электрическое поле. В ответ на него они все вместе меняют направление. Таким образом, включив электричество, вы можете сделать так, что целая группа молекул повернется в определенную сторону. Оказывается, это и есть ключ к технологическому успеху жидких кристаллов; вот что позволяет им работать в электронных устройствах.

Когда свет идет сквозь жидкий кристалл, в нем происходят тонкие изменения поляризации. Чтобы понять это, вспомните, что свет — волна из колеблющихся электрического и магнитного полей. Но в каком направлении они колеблются? Вверх и вниз, из стороны в сторону или вправо и влево? Солнечный свет колеблется во всех этих направлениях. Но если он отражается от гладкой поверхности, то она как бы поощряет колебания в одних направлениях и подавляет в других, в зависимости от того, как она ориентирована относительно света. В результате в отраженном свете колебания одних направлений присутствуют, а других — нет. Такой свет называется поляризованным.

Такое действие на свет производит не только отражение от поверхностей. Некоторые прозрачные материалы тоже способны менять поляризацию света; вспомним хотя бы поляризационные очки. Их линзы пропускают свет с колебаниями только одного направления. Это снижает интенсивность света, попадающего в глаза, — в результате мир кажется темнее. Особенно полезны такие очки на пляже, и не только потому, что затеняют ваши глаза. Солнечный свет, отраженный от гладкой морской поверхности, тоже поляризованный, и линзы способны блокировать его. Рыбаки пользуются такими очками, чтобы лучше видеть происходящее под водой, и фотографы с их помощью также защищают глаза от слепящего блеска.

Некоторые пауки различают поляризованный свет, и я иногда думаю, не отвечает ли это умение хоть отчасти за способность Человека-паука быстро реагировать на опасность — его «паучье чувство». На экране передо мной он только что с трудом ускользнул от доктора Осьминога при помощи необъяснимого мгновенного решения, которое позволило ему уйти от щупалец злодея. Спецэффекты в фильме поразительны, и я улыбнулся Сьюзен, забыв, что, несмотря на мой откровенный интерес к ее книге, она не отвечала мне взаимностью и не проявляла никакого интереса к моему «Человеку-пауку».

Жидкие кристаллы меняют поляризацию света — и образ Человека-паука волшебным образом появляется передо мной на экране. Когда вы подносите линзу из поляризационных очков к поверхности жидкого кристалла, свет, исходящий от него, кажется ярким, если его поляризация совпадет с поляризацией линзы, а в остальных случаях он выглядит темным. Но здесь-то и кроется фокус: если поменять структуру жидкого кристалла при помощи электрического поля, его поляризация тоже изменится. Так что одним щелчком вы можете включить — или выключить — свет. И внезапно у вас появляется устройство, способное испускать белый свет, а потом не испускать света, а потом вновь переключаться на белый, причем с той же скоростью, с какой вы сможете переключать жидкокристаллическую структуру на электронном устройстве. Вот вам и основа для черно-белого экрана.

Звучит просто, но на реализацию этого принципа ушло не одно десятилетие. Первым необычное поведение жидких кристаллов описал австрийский ботаник Фридрих Рейнитцер в 1888 г., за два года до того, как Оскар Уайльд создал «Портрет Дориана Грея». В следующие восемьдесят лет жидкие кристаллы исследовали многие ученые, но никто не мог найти для них полезное применение. Только в 1972 г., когда компания Hamilton Watch запустила в производство первые цифровые часы под названием Pulsar Time Computer, для жидких кристаллов началась новая эпоха. Часы выглядели великолепно и не были похожи ни на какие другие; стоили они, надо сказать, побольше среднего автомобиля. Те, кто покупал их, не сомневались, что приобретают продукт будущего. И они оказались правы: наступала эра цифровых технологий, и часы первыми вышли на массовый рынок в области, которой суждено было стать индустрией с оборотом в триллионы долларов.