Libmonster ID: ID-539

Author: Nauka v Sibiri (Science in Siberia), 1999 Prepared by Arkady MALTSEV

Liquid crystals are anisotropic, or variable in their properties (in their optical characteristics in particular) because of the orderly orientation of their molecules. The useful potential of these substances is but little studied-this is a real Klondike for researchers specializing in this field. There are several types of these crystals such as nematic, cholesteric and smectic ones which differ by the position and orientation of their molecules. We shall now consider the first of these three, nematic crystals.

Back in 1888 the Czech chemist F. Reinitzer and his German colleague 0. Lehman took notice of an unusual state or condition of organic derivatives of cholesterol. The crystals of some of them possess two melting points and, accordingly, two liquid states-turbid and transparent. And later on it was Lehman who introduced a new term, "liquid crystals", because these substances possess the main characteristics of their solid counterparts-the anisotropy (variability) of different physical properties (thermal and electrical conductivity, optical parameters, etc.).

In the beginning, however, the discovery caused no sensation among experts and even aroused opposition among some prominent physicists and chemists. The reason for that was fairly simple-the so-called liquid crystals did not fit into the well-established classification according to which all materials had to fall into the three categories, or classes, of liquids, solids and gases. Nevertheless, the enthusiasts went on with their investigations so that the list of newly discovered wonder substances continued to grow at a rapid pace, and by the late 1920s there were more than one thousand of them. And it was then that an attempt was made to formulate a theory of liquid crystals.

An important role in this respect belonged to the Swedish researcher C. Ozeen (who laid the foundation of the present-day physics of liquid crystals) and the German scientists L. Homstein and G. Zoher. The theory formulated by the latter serves to explain practically all of the phenomena occurring with these substances.

A tangible contribution to the studies of liquid crystals was provided by Leningrad physicist V. Frederiks who conducted his studies at the Physico-Technical Institute under the guidance of Academician Abram Joffe (1880-1960). He demonstrated, both in theory and experimentally, that the orientation of nematic liquid crystals in a magnetic field occurs due to diamagnetic(*) anisotropy. And at some critical (threshold) value of tension all of their molecules turn around simultaneously, transforming a liquid crystal film from an opaque to a transparent state.

This work has since been regarded as a classical one and had a strong impact on the progress of research in this branch of physics. Subsequently the processes of reorientation of liquid crystals in magnetic and electric fields came to be known as Frederiks transitions. And the effect itself provided the basis for the development of data-display structures. In other words, if a "driving", or control, field is displayed on a screen in the form of digits, letters or other symbols, when the set-up is switched on, its liquid-crystal array will


* Diamagnetism-property of material to magnetize in an external magnetic field in a direction opposite to that of the field.- Ed.

page 29


generate an exact image of what "was seen".

The studies of Prof. Frederiks laid the foundation of what came to be known as the Leningrad school of liquid-crystal studies. In the subsequent years work in this field was continued in many cities of the former Soviet Union, including Moscow, Kiev, Kharkov, Novosibirsk and Krasnoyarsk. And the 1980s saw a real boom in industrial applications of these substances. They gained preference over all other methods of data display thanks to the small size of such devices, low energy consumption, ease of handling and the low costs involved. Liquid crystal data displays became the chief rival of the clumsy cathode-ray tubes in television and computer technology.

Specialists working in this field came up with a range of new electro-optical materials-what are called liquid-crystal composites which are fine polymer films with droplets of liquid crystals (several microns in size) dispersed within them. This innovation opened up the prospect of producing a new generation of "rapid-action" displays and, later on, TV screens.

What we here call the Krasnoyarsk school of liquid-crystal research originated in the Molecular Spectroscopy Lab of the Kirensky Institute of Physics of the Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences in 1957. In the late 1980s local experts working on the development of rapid-action optical electronic devices launched research into new composites. In 1991 they produced what were called ferroelectric(*) liquid-crystal materials (these pioneering studies still retain their priority status among the international scientific community(*)).

Another important contribution came from a team of young scientists at the Krasnoyarsk Research Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Thus a research work of Vladimir Presnyakov and Alexander Shabanov - Frederiks Transitions in Bipolar Droplets of Nematics-has received high appraisal. The two scientists studied Frederiks transitions in a nematic material designated as 5 TSB dispersed in polyvinyl butyral(**). Since the molecules of the former have a rod- like form, their reorientation can be easily observed under a polarized microscope, and microphotos and video recordings thereof can also be made if need be. In their experiments the Krasnoyarsk researchers placed a fine polymer film sample between two glass plates with transparent electrodes located inside. The experimental set-up made it possible to change magnetic field strength, thickness of the composite and the technique of its preparation.

These studies have shown: in the composite thus observed threshold reorientation does not occur in its pure form. According to the classical model of Frederiks transition in liquid-crystal drops a simultaneous turn-around of all molecules can take place only under critical stress. And in the given case this was observed only where molecule axes were perpendicular to the direction of the electric field, while in the rest of the droplet volume there was random reorientation.

The above experiment also revealed the peculiarities of the passage of light through a composite film under the effect of the stress applied. In the classical version the characteristics of this parameter are sigmoid. But the Krasnoyarsk researchers saw a distinctly oscillating form thereof. They think this effect to be of purely interferential nature. And so they have made theoretical calculations of this phenomenon and obtained its numerical values which are in good agreement with the experimental data.

All of the above, however, applies to 10-30 u droplets. For thinner samples (1-3 u), even if they are stacked, no interference effects are observed.

The Krasnoyarsk studies have made it possible not only to obtain the main characteristics of the composite material, but also find a way of enhancing its contrast range (here: the ratio of the optical parameters of the material, such as translucence in the "activated" and "deactivated" condition of the material). This can be done by varying film thickness and the size of liquid-crystal droplets so as to improve the quality of the image on displays and TV screens.

The research done by the young Siberian physicists is another step forward in the investigations of what seem to be well-known materials. And since what we call highly organized biological matter, such as cell membranes, has a lot in common with liquid crystals, further research in this field should ultimately bring us closer to unlocking the mysteries of living nature.


* Ferroelectrics- substances which, in the absence of an electric field, possess spontaneous electrical polarization, strongly dependent on external conditions, in a definite temperature range. - Ed.

* See more in: S. Pshirkov, "Science Center in Krasnoyarsk", Science in Russia, No. 2, 1999. - Ed.

** Polyvinyl butyral-synthetic polymer product of interaction of polyvinyl alcohol with butyraldehyde (solid colorless material).-Ed.


© elib.be

Permanent link to this publication:

https://elib.be/m/articles/view/TAKING-A-NEW-LOOK

Similar publications: L_country2 LWorld Y G


Publisher:

Belgium OnlineContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elib.be/Libmonster

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

TAKING A NEW LOOK // Brussels: Belgium (ELIB.BE). Updated: 08.09.2018. URL: https://elib.be/m/articles/view/TAKING-A-NEW-LOOK (date of access: 06.03.2026).

Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Belgium Online
Brussels, Belgium
491 views rating
08.09.2018 (2735 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
Buitenlandse leiders wiens eliminatie aan de Verenigde Staten is toegeschreven
Yesterday · From Belgium Online
Welke staatshoofden zijn door de VS vermoord?
Yesterday · From Belgium Online
In dit artikel wordt het fenomeen onderzocht van de deelname van de Verenigde Staten aan operaties om buitenlandse leiders uit te schakelen, dat een nieuw geluid kreeg door de geruchtmakende gebeurtenissen van 2025–2026 — de ontvoering van de president van Venezuela Nicolás Maduro en de dood van de hoogste leider van Iran, Ali Khamenei, als gevolg van een Amerikaans-Israëlische aanval. Op basis van analyse van historische documenten, deskundigenbeoordelingen en internationaalrechtelijke normen wordt de evolutie van de Amerikaanse benaderingen ten aanzien van het gebruik van geweldsmiddelen bij regimewisseling gereconstrueerd. Er wordt bijzondere aandacht besteed aan de tegenstelling tussen het officiële verbod op politieke moorden en de aanhoudende praktijk van toepassing daarvan onder nieuwe juridische gronden.
3 days ago · From Belgium Online
Dit artikel onderzoekt de cruciale strategische vraag of Rusland in staat is de Verenigde Staten te vernietigen met een nucleaire eerste slag, terwijl het erin slaagt een verwoestende vergeldingsreactie te voorkomen. Op basis van analyses van open-source-inlichtingen, de inzet van strategische strijdkrachten, officiële verklaringen en commentaar van deskundigen, ontleedt deze studie de technische, operationele en doctrinaire dimensies van deze kwestie. Bijzondere aandacht gaat uit naar de structuur van de Russische strategische strijdkrachten, de capaciteiten van de Amerikaanse nucleaire triade en vroegwaarschuwingssystemen, de rol van automatische vergeldingssystemen zoals 'Perimeter', en het fundamentele paradigma van strategische stabiliteit dat decennialang de relaties tussen de VS en Rusland heeft bepaald.
4 days ago · From Belgium Online
Dit artikel biedt een uitgebreide evaluatie van de Tomahawk-kruisraket, een van de veelzijdigste en meest gebruikte precisie-geleide wapens in het moderne militaire arsenaal. Gebaseerd op analyse van officiële defensiebronnen, historische gevechtsverslagen en technische specificaties, reconstrueert het artikel de evolutie, het ontwerp en de strategische rol van dit wapenstelsel. Bijzonder veel aandacht gaat uit naar zijn geleidingstechnologie, gevechtsgeschiedenis, de onlangs gemoderniseerde Block V-varianten, en de geopolitieke implicaties van de mogelijke overdracht ervan aan Oekraïne.
4 days ago · From Belgium Online
Dit artikel onderzoekt de complexe en duurzame aard van de conflicten van Israël met zijn buurlanden en actoren. Gebaseerd op een analyse van historische gebeurtenissen, politieke verklaringen, internationale overeenkomsten en hedendaagse geopolitieke analyses, reconstrueert het artikel de veelzijdige redenen achter de aanhoudende staat van oorlog en spanning. Bijzondere aandacht gaat uit naar de fundamentele ideologische en territoriale geschillen, de impact van de Zesdaagse Oorlog van 1967, de rol van het Palestijnse vraagstuk, de opkomst van niet-statelijke actoren en de recente heropleving van het debat over het "Groot-Israël". De analyse behandelt ook de gespannen betrekkingen met de traditionele vredespartners Egypte en Jordanië, evenals de uitdagingen voor het kader van de Abraham-akkoorden in de context van de oorlog 2023–2026.
Catalog: История 
7 days ago · From Belgium Online
In dit artikel wordt het fenomeen van antipersonenemijnen besproken als een soort wapen dat een bijzondere humanitaire bedreiging vormt. Op basis van de analyse van internationale verdragen, statistische gegevens en historische getuigenissen wordt een complex beeld geconstrueerd van de impact van dit wapen op de burgerbevolking, de inspanningen van de internationale gemeenschap om het te verbieden en de hedendaagse tendensen die samenhangen met het vertrek van een aantal staten uit het Ottawa-verdrag. Er wordt speciale aandacht besteed aan de definitie van antipersonenemijnen, hun classificatie, de geschiedenis van het gebruik en de huidige stand van zaken met betrekking tot dit probleem.
7 days ago · From Belgium Online
Dit artikel onderzoekt de complexe en pijnlijke vraag hoe het historische geheugen van de Holocaust de beleidsvoering van de Staat Israël ten opzichte van de Palestijnse bevolking van de Gazastrook beïnvloedt. Uitgaande van een analyse van publieke discussies, politieke verklaringen, de standpunten van mensenrechtenorganisaties en academische debatten, reconstrueert het artikel het veelzijdige probleem van de relatie tussen het collectieve trauma van het Joodse volk en de acties die Israël heeft ondernomen tijdens de militaire operatie die begon na 7 oktober 2023. Bijzondere aandacht gaat uit naar het verschijnsel van het gebruik van historische analogieën, discussies over de toepasselijkheid van de term 'genocide' en het morele dilemma waarmee een samenleving die een catastrofe heeft meegemaakt wordt geconfronteerd.
9 days ago · From Belgium Online
In dit artikel wordt een ingewikkelde en pijnlijke kwestie onderzocht over de invloed van de historische herinnering aan de Holocaust op het beleid van de Staat Israël ten aanzien van de Palestijnse bevolking in de Gazastrook. Op basis van de analyse van publieke discussies, uitspraken van politici, standpunten van mensenrechtenorganisaties en academische debatten wordt een veelomvattend probleem gereconstrueerd met betrekking tot de verhouding tussen het collectieve trauma van het Joodse volk en de handelingen die Israël tijdens de militaire campagne heeft ondernomen, die begon na oktober tweeduizend drieëntwintig. Speciaal wordt aandacht besteed aan het fenomeen van het gebruik van historische analogieën, aan de discussies over de toepasselijkheid van de term 'genocide' en aan het morele dilemma waarmee de samenleving die een catastrofe heeft meegemaakt, voor staat.
9 days ago · From Belgium Online
Dit artikel onderzoekt de complexe vraag of Rusland Letland met succes zou kunnen veroveren, een NAVO-lidstaat sinds 2004. Op basis van analyses van actuele inlichtingenbeoordelingen, militaire simulaties en geopolitieke dynamiek per februari 2026 reconstrueert het artikel de veelomvattende aard van de dreiging, variërend van hybride oorlogsvoering tot conventionele invasiescenario's. Bijzondere aandacht gaat uit naar de balans tussen Russische capaciteiten, de defensieve verplichtingen van de NAVO en de specifieke kwetsbaarheden van de Baltische regio. De consensus onder Westerse inlichtingendiensten geeft aan dat hoewel Rusland aanzienlijke hybride- en cyberdreigingen vormt, een conventionele militaire invasie die Letland zou kunnen veroveren, te maken heeft met formidabele obstakels, met name het NAVO-lidmaatschap van Letland en de collectieve verdedigingsgarantie van het bondgenootschap krachtens Artikel 5.
11 days ago · From Belgium Online

New publications:

Popular with readers:

News from other countries:

ELIB.BE - Belgian Digital Library

Create your author's collection of articles, books, author's works, biographies, photographic documents, files. Save forever your author's legacy in digital form. Click here to register as an author.
Library Partners

TAKING A NEW LOOK
 

Editorial Contacts
Chat for Authors: BE LIVE: We are in social networks:

About · News · For Advertisers

Digital Library of Belgium ® All rights reserved.
2024-2026, ELIB.BE is a part of Libmonster, international library network (open map)
Preserving Belgium's heritage


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of affiliates, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. Once you register, you have more than 100 tools at your disposal to build your own author collection. It's free: it was, it is, and it always will be.

Download app for Android