سینا ذریمانی
نشریه متانا مهر 1387
تلويزيون‌هايي نازك‌تر از يك قاب عكس... پوشش‌هايي كه روي پوست بيماران قرار
مي‌گيرند و تومورهاي زير پوستي را مشخص مي‌كنند... تابلوهاي اعلانات كه در نور شديد
خورشيد به آساني خوانده مي‌شوند ... شيشه‌هايي كه با فشردن يك كليد، شفاف يا تيره
مي‌شوند ... اين ها همه تنها جزيي از امكاناتي است كه در جهان كريستال‌هاي مايع به
چشم مي‌خورد.
الف) جامد يا مايع:
كريستال مايع چيست؟ واژه‌ها به نظر متضاد می‌آید. می‌دانيم كه كريستال‌ها
برخلاف مايعات معمولاً جامد و سخت هستند. در يك كريستال مولكول‌ها در سيستمي هندسي
و دقيق، جاي گرفته‌اند و گويا اين كه در جاي خود مرتعش مي‌شوند اما نيروهاي
الكتريكي مانع از به هم ريختن ساختمان سخت هندسي آنها مي‌شود. مخالف اين حالت در
مايعات وجود دارد. مولكول‌هاي مايع مي‌توانند آزادانه به هر سو بروند و بر روي هم
بلغزند، به همين دليل هميشه شكل دروني ظرفي را كه در آن هستند، اختيار مي‌كنند.
در كريستال مايع، مولكول‌ها، هر دو رفتار را نشان مي‌دهند. در مشاهده فردي به نظر
مي‌رسد كه هر مولكول مستقل از ديگران است اما هر چه مقياس مشاهده بزرگ‌تر شود، كم
كم مي‌توان وجود روابطي گروهي را ميان آنها ملاحظه كرد. روي همين اصل كريستال‌هاي
مايع معمولاً داراي گرانروي زياد (مانند عسل) مي¬باشند. مولكول¬هاي ويژه اين مواد
را به خاطر قطبي بودن شديدشان مي¬توان مانند ميله‌اي در نظر گرفت. جاذبه الكتريكي
موجود در شرايط متعارف ميل دارد كه مولكول‌ها را در الگوهاي ويژه‌اي به صف بكشد و
منظم سازد. (تا حدي مانند پيوندهاي هيدروژني آب)
ب) ويژگي‌هاي كريستال مايع:
آدم دمدمي مزاجي را در نظر بگيريد كه هر لحظه به رنگي در مي‌آيد و باز طبعش به
سوي ديگر متمايل مي‌گردد. اين دقيقاً همان رفتار كريستال‌هاي مايع را نشان مي‌دهد.
اين مواد در برابر پرتو نور واكنش‌هاي بسيار مختلفي بروز مي‌دهند. يك كريستال
معمولي بسته به ساختار مولكولي‌اش مي‌تواند نور را در جهات مختلف برگرداند و يا اين
كه آن را به چند تجزيه كند ( مانند منشور) كريستال مايع هم همين كار را روي پرتو
نور انجام مي‌دهد اما با اين تفاوت كه پايداري‌اي در اين بين ديده نمي‌شود مثلاً
كريستال مايع به واسطه كوچك‌ترين دگرگوني در محيط موجود، يكباره از شفافيت به تيرگي
و يا از تيرگي به شفافيت مي‌گرايد و حتي رنگ آن نيز تغيير مي‌كند. دليل اين حساسيت
زياد را بايد در همان ويژگي دو گانه اين مواد جستجو كرد. همان¬گونه كه پيش از اين
گفتم ماده در حالت ترديد به سر مي‌برد.(جامد يا مايع) ساختارهاي مولكولي ناپايدار و
متزلزل است و طبيعت كه ترديد را دوست نمي‌دارد مي‌كوشد تا با توجه به شرايط موجود،
«گوي كريستالي» معيني را بسازد اما هنوز اين ساختمان شكل نگرفته كه در اثر تغيير
يكي از شرايط مانند دما همه چيز به هم مي‌ريزد و مولكول ها دوباره شكل نامرتبي به
خود مي‌گيرند.
بسياري از عوامل مي‌توانند چنين دگرگوني را سبب شوند مانند نيروي گرانش، تغييرات
دما، تغييرات فشار و جريانات الكتريكي. با تركيبي از يك يا چند تا از اين متغير‌ها
مي‌توان هزاران حالت در كريستال مايع پديد آورد.
ج) موارد استفاده كنوني:
دانشمندان با كنترل تغييرات كريستال‌هاي مايع از آن به راه‌هاي مختلف بهره
مي‌برند. براي مثال تصور كنيد يك لايه از كريستال مايع ميان دو جام شيشه قرار دارد
و فرضاً اين محفظه كريستالي (دو شيشه و داخل آن كريستال مايع) چنان باشد كه در
شرايط عادي مولكول‌ها به صورت منظم و در يك صف قرار گرفته‌اند و نور را به خوبي
بازتاب مي‌كنند. در اين حالت محفظه كريستالي شفاف است. اينك مي‌توان با عبور دادن
يك جريان ضعيف الكتريكي از محفظه كريستالي، مولكول‌هاي كريستال را نا‌منظم كرد و
بنابراين در اين حالت جديد به دليل اين كه مولكول‌ها نظمشان را از دست داده‌اند،
نور را به خوبي بازتاب نمي‌كنند و در نتيجه محفظه كريستالي تيره رنگ و سياه مي‌شود.
اكنون فرض كنيد كه جريان الكتريكي را تنها به برخي قسمت‌هاي محفظه كريستالي وارد
كنيم. حالا اگر اين بخش‌ها به صورت نويسه‌ها و يا اعداد آرايش شده باشند، اينك تيره
شده و واژه‌ها يا ارقام مطلوب را نمايش مي‌دهند. كوچك‌ترين مورد استفاده آن را
حتماً در ساعت‌هاي ديجيتالي و ماشين¬حساب‌ها ديده‌ايد. روي اين وسايل اكثراً نوشته
شده LCD ، اين سه حرف مخفف كلمه Liquid Cristal Display است يعني «نمايش به وسيله
كريستال مايع»
اصول كار تلويزيون‌هاي LCD كه امروزه بسيار پر طرفدار شده و در سراسر جهان فروش
بسيار خوبي دارد نيز تقريباً اينگونه است اما نوع كريستال مايع به كار رفته در
تلويزيون هاي LCD بسيار متفاوت است. گونه‌اي از كريستال‌هاي مايع، به ويژه به دما
حساس هستند و رنگ هاي مختلف طيف نوري را بسته به دماي موجود بازتاب مي‌كنند. از اين
كريستال ها مي‌توان براي اندازه گيري دما بهره برد.
