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Cristal liquide
Transition smectique-nématique
Transition smectique-nématique

Un cristal liquide est un état de la matière qui combine des propriétés d'un liquide conventionnel et celles d'un solide cristallisé. On exprime son état par le terme de mésophase.

Historique

En 1877, Otto Lehmann utilisant le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) récent microscope à lumière polarisée constata que certaines substances passaient par un état intermédiaire, optiquement anisotrope (L'anisotropie (contraire d'isotropie) est la propriété d'être dépendant de la direction. Quelque chose d'anisotrope pourra présenter différentes...), en se refroidissant lors de la transition liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) vers solide.

Une décennie plus tard, en 1888, les botanistes autrichiens Friedrich Reinitzer et Rudolf Virchow étudiant des dérivés du cholestérol en répétant les expériences de Lehmann, identifient ce phénomène comme une nouvelle phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :).

Pendant presque un siècle, des chercheurs travaillent sur les cristaux liquides (Un cristal liquide est un état de la matière qui combine des propriétés d'un liquide conventionnel et celles d'un solide...), fondent les bases théoriques, élaborent des éléments pratiques mais ne trouvent pas d'applications. Il faudra attendre 1968 pour que George H. Heilmeier, un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) de la RCA, mette au point (Graphie) le premier dispositif d'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part...) à base de cristaux liquides et encore 5 ans pour que la mise au point d'une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) stable, le Twisted nematic, utilisant le biphényl permette la mise en vente du premier dispositif grand public, une montre par Seiko.

Propriétés

Par exemple, un cristal liquide (Un cristal liquide est un état de la matière qui combine des propriétés d'un liquide conventionnel et celles d'un solide cristallisé. On exprime son état par le...) peut couler comme un liquide, mais les molécules ont un certain niveau d'ordre et sont orientées comme dans un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que cet usage diffère quelque peu de la...). Il y a différentes phases des cristaux liquides, qui peuvent être distinguées par leurs propriétés optiques différentes (comme la biréfringence).

Vu dans un microscope sous lumière polarisée, un matériau à cristaux liquides semblera être composé de zones de texture distincte. Chaque « zone » correspond à un domaine où les molécules sont orientées dans une direction différente.

Il y a deux grandes classes de cristaux liquides : thermotrope et lyotrope. Les thermotropes changent de phase en fonction de la température tandis que les lyotropes sont sensibles à la concentration et à la température.

Applications

L'écran ACL

L'application la plus connue des cristaux liquides est l'écran à cristaux liquides mieux connu sous le sigle anglais « LCD ».

Écran à cristaux liquides Filtre de polarisation (vertical) Verre avec électrodes correspondant au filtre vertical Cristaux liquides Verre avec électrodes correspondant au filtre horizontal Filtre horizontal pour bloquer/laisser passer la lumière Surface réfléchissante
Écran à cristaux liquides
  1. Filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) de polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En...) (vertical)
  2. Verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de silicium (silice SiO2) et de fondants, le...) avec électrodes correspondant au filtre vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.)
  3. Cristaux liquides
  4. Verre avec électrodes correspondant au filtre horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers la droite » ou vice versa.)
  5. Filtre horizontal pour bloquer/laisser passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) la lumière
  6. Surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) réfléchissante

La propriété de certains cristaux liquides de faire tourner le plan de polarisation de la lumière est exploitée dans les écrans ACL. L'écran ACL est constitué de deux polariseurs croisés dont les directions de polarisation forment un angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) de 90° encadrant une couche de cristaux liquides : la lumière qui passe par le premier polariseur est bloquée par le second lorsque sa direction de polarisation n'est pas modifiée par les cristaux liquides.

Les thermomètres

La variation de l'angle de torsion (La torsion est la déformation subie par un corps soumis à l'action de deux couples opposés agissant dans des plans parallèles.) de l'hélice en fonction de la température est utilisée par le thermomètre frontal (Un frontal est un équipement informatique.) à affichage digital.

Les vitrages

Conçus en s'inspirant des écrans ACL, des vitrages incluent des cristaux liquides sous forme de gouttelettes immobilisées dans un polymère entre deux électrodes en ITO mais ne comportent pas de polarisant. Ce vitrage passe d'un état opalin (comme une vitre dépolie), en l'absence de tension (La tension est une force d'extension.), à un état transparent (comme une vitre ordinaire) dès qu'il est polarisé, sans que la luminosité change.

La cagoule pour soudure à l'arc

L'une des plus récentes applications apporte un grand confort aux soudeurs à l'arc : l'assombrissement est réalisé de manière automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle...) par détection du niveau lumineux, en moins d'une milliseconde.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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