مایع کریسټال

مایع کریسټال (Liquid crystal) د مادې هغه حالت دی چی خواص یې د معمولي مایعاتو او جامدو کریسټالونو په حالت کې وي. د بېلګې په توګه مایع کریسټالونه کېدای شي د یوې مایع په توګه جریان ولري، خو مالیکولونه یې کېدای شي د کریسټالونو په ډول جهت ومومي. د مایع کریسټال د فازونو بېلابېل ډولونه شتون لري چې کېدای شي د نوري خواصو (لکه د بافت) له مخې تشخیص شي. متضاد بافتونه له دې امله رامنځته کېږي چې په یوې برخه کې د مادې مالیکولونه («ډومېن») په یوه جهت کې قرار ولري خو نورې برخې یې بیا ځانته نور جلا جهتونه ولري. د مایع کریسټال مواد کېدای شي تل د مایع کریسټال حالت وه نه لري (هماغه ډول چې اوبه کېدای شي یخ یا بخار وګرځي).

مایع کریسټالونه کولای شو په ترموتروپیک، لیوتروپیک او متالوتروپیک باندې ووېشو. ترموتروپیک او لیوتروپریک مایع کریسټالونه تر ډېره پورې له ارګانیکو مالیکولونو جوړېږي، په داسې حال کې چې په ډېره لږ کچه معدني مواد هم په کې پېژندل شوي. ترموتروپیک مایع کریسټالونه د تودوخې په تغیر سره د مایع کریسټالونو له یو فاز څخه بل ته د بدلون څرګندويي کوي. لیوتروپیک مایع کریسټالونه له یوه فاز څخه انتقال په یوه حل کوونکي (معمولا په اوبو کې) کې د تودوخې او مالیکولي غلطت د تابع په توګه څرګندوي. متالوتروپیک مایع کریسټالونه بیا د ارګانیکو او معدني دواړو مالیکولونو جوړېږي؛ له یو فاز څخه بل فاز ته د دغو لېږد له پورتنۍ موضوع سربېره د معدني – ارګانیک ترکیب نسبت ته هم اړوند دی.

د مایع کریسټالونو بېلګې هم په طبیعي نړۍ او همدارنګه په تکنالوژیکي ګټه اخیستنې کې شتون لري. لیوتروپیک مایع کریسټالونه په ژوندیو سیسټمونو کې په پریمانه کچه شتون لري؛ له دې ډلې ډیری پروتینونه، حجروي مایع کریسټالونه او همدارنګه د تنباکو موزائیک ویروس په کې شاملېږي. منرالي نړۍ ته په اړوندو مایع کریسټالونو کې د صابون محلولونه او نور د مینځلو مواد او همدارنګه په لږ کچه د رس خاوره (سره خاوره) شاملېږي. په مایع کریسټالي سکرینونو (LCD) کې له مایع کریسټالونو ګټنه کېږي.

تاریخچه

د بوټو پوهنې اتریشي فزیولوژیست فردریش راینیتزر په ۱۸۸۸ زکال کې هغه مهال چې په کارل – فردیناندز پوهنتون کې یې کار کاوه، د کلسټرولو د مختلفو مشتقاتو فزیکي او کیمیاوي خواص یې و ارزول هغه چې نن ورځ د کلسترولو د مایع کریسټالونو په طبقه بندۍ کې شاملېږي. له دې وړاندې ډېری څېړونکو د انجماد تر نقطې پورې د کلسترول د مشتقاتو د یخولو پر مهال د هغو په رنګونو کې توپیرونه لیدلي و خو هغه یې کومې نوې پدیدې ته اړوند نه و بللي. راینیتزر وموندله چې د کولستریل بنزوات په یوه مشتق کې د رنګ بدلون کومه حیرانونکې ځانګړنه نه ده.

هغه وموندله چې کولستریل بنزوات د نورو ترکیباتو په څېر نه ویلي کېږي؛ بلکه د ویلي کېدو دوه درجې لري. په ۱۴۵.۵ سانتي ګراد (۲۹۳.۹ فارنهایت درجو) کې په کدر لرونکې بڼه ذوب کېږي او ورپسې په ۱۷۸.۵ سانتي ګراد درجو (۳۵۳.۳ فارنهایت درجو) کې بیاځلي ویلي کېږي او کدري رنګ یې شفاف رنګ ته اوړي. همدارنګه همدغه مرحله په همدغه ډول بېرته ګرځېدونکې ده. نوموړي په دغه برخه کې د یوه فزیک پوه مرستې ته اړتیا لرله همدا و چې د ۱۸۸۸ زکال د مارچ په ۱۴مه یې اوتو لېمان ته چې دغه مهال په آخن کې پروفیسور و لیک ولیکه. دوی دواړو په دې اړوند لیکنې او نمونې تبادله کړې. لېمان په کدر لرونکې مایع باندې څېړنه وکړه او راپور یې ورکړ چې په هغو کې یې بلورونه لیدلي. همدغه مهال فون زفاروویچ چې د راینیتزر همکار و هم وموندل چې منځنۍ «مایع» کریسټال لرونکې ده. له لېمان سره د لیکونو تبادله د اپرېل په څلورویشتمه په داسې حال کې پای ته ورسېده چې ډېری پوښتنې بې ځوابه پاتې شوې. راینیتزر خپلې ترلاسه کړې پایلې په هغو کې لېمان او فون زوفاروویچ ته په کریدت ورکولو د ۱۸۸۸ زکال د مۍ په ۳مه د ویانا په کیمیاوي ټولنه کې وړاندې کړې.

دغه مهال راینیتزر د کولستریلي مایع د کرېسټالونو درې مهمې ځانګړنې کشف او توضیح کړې وې (د هغو لپاره نوم د اتو لېمان له خوا په ۱۹۰۴ زکال کې ابداع شو): د ویلي کېدو د دوه نقطو لرل، د نور قطبي شوی دایروي انعکاس، او د نور لوري ته د هغو قطبي څرخ.

راینیتزر د خپل ناڅاپي کشف وروسته، د مایع کریسټالونو اړوند لا زیاتو څېړنو ته دوام ورنکړ. دغه څېړونو ته لېمان دوام ورکړ او پام یې شو چې له یوې نوې ښکارندې سره مخ شوی او په داسې موقعیت کې دی چې کولای شي هغه وارزوي ځکه چې هغه له خپلو دوکتورا زده کړ وروسته په کریسټالوګرافي او میکروسکوپي څېړنو کې تخصص اخیستی و. لېمان سیسټماتیکه څېړنه پیل کړه، په پیل کې کولستریل بنزوات او وروسته یې هغه اړوند ترکیبات چې دوه ګوني ویلي کېدل یې له ځانه ښوول وارزول. هغه وکولای شول د قطبي نور اړوند هم یو لړ مشاهدات ترسره کړي؛ د نوموړي میکروسکوپ د ګرمونکي پړاو (د نمونې اخیستو په ځای کې ګرمونکې وسیله ځای پر ځای شوې وه) په لرلو مجهز و؛ چې د لوړې تودوخې په حالت کې مشاهداتو ته یې لار برابروله. د ورېځو په څېر منځني فاز په واضحه توګه خپل جریان ساته، خو نورو ځانګړونو په ځانګړې توګه د مایکروسکوپ لاندې نښو لېمان متقاعد کړ چې هغه له یوې جامدې مادې سره سروکار لري. نوموړي د ۱۸۸۹ زکال د اګست په وروستیو کې خپلې ترلاسه کړې پایلې د فزیکي کیمیا په علمي ژورنال کې خپرې کړې.

د لېمان چارو د آلماني کیمیا پوه دانیل ورلنډر له خوا دوام وموند او هغه ورته په پام وړ کچه پراختیا ورکړه؛ نوموړي د شلمې پېړۍ له پیل څخه په ۱۹۳۵ زکال کې د خپل تقاعد تر مهاله ډیری پېژندل شوي مایع کریسټالونه سنتز کړي و. ورته مهال مایع کریسټالونو د پوهانو ترمنځ ډېر محبوبیت نه درلود او دغه چارې د نږدې ۸۰ کلونو لپاره د خالصو علمي هڅو په توګه پاتې شوې.

له دویمې نړیوالې جګړې وروسته په اروپايي علمي څېړنیزو لابراتوارونو کې په مایع کریسټالونو یوځل بیا کار پیل شو. د مایع کریسټالونو مخکښ څېړونکي جورج ویلیام ګرې د ۱۹۴۰مې لسیزې په وروستیو کې د دغه مورد اړوند څېړنه په انګلستان کې پیل کړه. د هغه کاري ډلې ډیری نوي هغه مواد سنتز کړل چې د کریسټالي مایع حالت یې له ځانه ښود او په دې سره یې د هغو مالیکولونو د طراحۍ له حالت څخه غوره درک رامنځته کړ چې دغه ډول حالت یې له ځانه ښود. د مالیکولي جوړښت او مایع کرېسټالونو د ځانګړونو په نامه د نوموړي کتاب په دغه برخه کې په لارښود کتاب واوښت. ورته مهال لومړنی امریکايي کیمیا پوه چې په مایع کریسټالونو یې څېړنه وکړه ګلن ایچ. براون و چې په ۱۹۵۳ زکال کې یې لومړی په سینسیناتي پوهنتون او وروسته یې د کنټ په ایالتي پوهنتون کې په دې اړوند څېړنې وکړې. په ۱۹۶۵ زکال کې نوموړي د اوهایو په کنټ پوهنتون کې د نړۍ له ګوټ ګوټ څخه د مایع کریسټالونو د موضوع اړوند نږدې ۱۰۰ تنه پوهانو په ګډون یو نړیوال کنفرانس جوړ کړ. دغه کنفرانس د مایع کریسټالونو په برخه کې د نړیوالو هڅو پیل ټکی و چې ډېر ژر لامل وګرځېدې له دغې ځانګړې مادې څخه عملي ګټه واخیستل شي.

مایع کریسټالي موادو له ۱۹۶۲ زکال څخه راوروسته په RCA لابراتوانو کې د الکترونیکي سکرینونو په پراختیايي څېړنو کې مرکزي ځای وموند. هغه مهال چې کیمیاوي فزیک پوه ریچارډ ویلیامز د نماتیک کریسټالي مایع په یوه نازکه تخته باندې د ۱۲۵ سانتي ګراد درجو تودوخې په شتون کې الکتریکي میدان رامنځته کړ؛ نوموړي د یو منظم موډل رامنځته کېدل مشاهده کړل چې هغه ورته ډومین یا لمن وویل (نن ورځ د ویلیامز د ډومین په توګه پیژندل کېږي). دغه چاره لامل وګرځېده چې د هغه همکار جورج اچ. هایلمایر د کریسټال مایع پر بنسټ د سکرین اړوند څېړنه ترسره کړي څو په تلویزیونونو کې د خلا لرونکې لولې ځای ونیسي. خو پارا – آزوکسیانیزول (para-azoxyanisole) چې ویلیامز او هایلیمر وکارول؛ نماتیکي کریسټالي مایع حالت یې یوازې په ۱۱۶ سانتي ګراد درجو کې له ځانه ښود چې له هغو څخه په یو سوداګریز سکرین کې ګټنه غیرعملي چاره وه. په دې برخه کې داسې مادې ته اړتیا وه چې وکولای شي د خونې په حرارت کې کار وکړي.

په ۱۹۶۹ زکال کې هانس کلکر د داسې مادې په سنتز بریالی شو چې د کوټې په تودوخه کې یې نماتیک فاز درلود؛ «N-(4-methoxybenzylidene)-4-butylaniline (MBBA)» هغه چې د کریسټالي مایع د څېړنو تر ټولو مشهوره موضوع وه. د کریسټالي مایع پر بنسټ د سکرینونو په برخه کې بل ګام د ویلي کېدو د ډېر ټیټې درجې لرونکې او د دوام راوړونکې کیمیاوي مادې (cyanobiphenyls) سنتز و چې جورج ګرې ترسره کړه. په ۱۹۷۳ زکال کې د دغې موضوع اړوند د کین هاریسون او د بریتانیا د دفاع وزارت (د سلطنتي رادار سیسټم) هڅې لامل وګرځېدې داسې مواد طراحي کړي چې له امله یې په چټکه توګه کوچنیو ال سي ډي سکرینونو د برېښنايي محصولاتو بازار ته لار ومونده.