Katalog

Maddenin dördüncü hali: Sıvı kri; Dijital saatler ve dizüstü bilgisayar ekranlarında yaygın olarak kullanılan sıvı kristalleri canlı organizmalar da kullanır. Hücre zarları da sıvı kristaldir. Derlcyen: Murat Arın O kulda, fen dersınde ılk oğrenılen şeylerden bırı maddenin uç halı olduğudur Katı, sıvı ve gaz Aslında, bu tamamen doğru değildır, çunku sıvı ıle katı arasında bır dörduncu hal daha vardır Buna sıvı krlstal hal denır Sıvı krıstal denınce hemen akla di(ilal saatler ve dizüstü bilgisayar ekranlan gelır Ancak, sıvı krıstal bundan çok daha yaygındır Insan dahıl bırçok bıyolojık ststem, sıvı krıstallerden yararlanır Hücre zarları sıvı kristaldir. Bırçok modern sentetık sıvı krıstalın, çok sıradışı mekanik ve elektrık özellıklerı vardır Muhendisler ve araştırmacılar, bu ozellıklerı daha yenı yenı kavrıyorlar ve bunlardan yararlanıyorlar Ilk keşfeden Almanlar Sıvı krıstaller, 19 yuzyılda keşfedıldı Alman fızıkçı RudoH Vlrchow, 1853te, mıkroskobuyla ılk kez bır sıvı krıstal evresı gozlemledı Vırchow, sınırlerı köruyan mıyelını keşfettı, ancak o zaman bunun bır sıvı krıstal olduğunu anlayamadı Yuzyılın ıkıncı yarısında, bır başka Alman fı/ıkçı CJtto Lehmann ergıme uzerıne çalısmalar yaparken sıvı krıstal halı tanımladı 1888 yılına gelındığınde, Lehmann ın krıstalızasyon çalışmaları bılım çevrelerınce bılınıyordu 14 Mart'ta, Avusturyalı botanıkçı Friedrich Reinitzer'den bır mektup aldı Prag'da çalışmakta olan Reınıtzer, kolesterıl benzoat adlı bıleşık ustunde çalışıyordu Reınıtzer, bu bıleşığın ergıme noktasını ölçmeye çalıştığı zaman, çok sıradışı bır şeyle karşılaşmıştı Bıleşığın ıkı ergıme noktası vardı 145,5°Cta, beyaz krıstaller erıyerek berrak olmayan bır sıvı oluşturuyordu Sonra 178,5°C'ta, sıvı anıden berraklaşıyordu Reınıtzer sıvıyı soğuttuğu zaman, bu surecın tam tersının gerçekleştığını gordu Reınıtzer, mektubuyla bırlıkte bırleşığın bir örneğinı de gondermıştı Lehmann, berrak olmayan ara evreyı ınceledı (buna bugun mezofaz denıyor) Lehmann, mıkroskopla kolesterıl benzoatı gozlemledı ve mezofazda, bıleşığın ışığı polarıze etmek ıçın hıç beklenmedık şeyler yaptığını buldu Normal bır sıvıdan farklıydı Basıt bır gereç olan "çapraz polarızor' ıle baktığında, bıleşık sıyah gozukeceğıne, parlak renklıydı Işık salınan bır elektromanyetık alandan oluştuğu ıçın, bır maddenin ıçınden geçerken, atomlardakı ve molekullerdekı elektronların ılerıgerı tıtreşmelerıne neden olur Bununla bırlıkte, elektronlar bunu hemen yanıtlayamaz, dolayısıyla ışık dalgası yavaşlar Bu, kırılma olayıdır Bazı maddelerde, atomların ve molekullerın nasıl bır duzende olduklarına bağlı olarak, elektronların gecıkme etkısı farklı yonlerde farklıdır Dolayısıyla, ışıgın hı zının, ışıgın gorelı olarak krıstale polarızasyonuna bağlı ıkı olası değerı vardır Çıtt kırılma etkısıne yol açan budur Krıstallerın belırlı bır yapısı vardır Atomlardan ve molekullerden oluşan uç boyutlu bır model Dolayısıyla, bunlardan bazılarının ışınları çıft kırma ozellığı ol ması beklenebılır Sıvılarda ıse, atom ve molekullerın hıçbır duzenı yoktur rastgele hareket etmekte serbesttırler Dolayısıyla. sıvıların bır kırılma ındeksı vardır ve normalde, çapraz polarızorden bakıldığında sıyah gozukurler Bu nedenle Du Pont iirmasının sıvı krıstallerden gelıştırdığı Kevlar, spor ayakkabıdan gunes otomobılın Lehmann ve Reınıtzer, bır sıvı olan kolesterıl benzoatın mezofazında çıft kırma ozellığı gorunce şaşırmıslardı 1888 ın Mart ve Nısan aylarında. ıkı bı lımadamı, gozlemlerı uzerınde tartıstı ve mezofazın ne olduğunu saptamaya çalıştı Sıvı mı, kristal mi? Nısan ın sonunda, Lehmann ın ulaştığı sonuç, yalnızca bu bılesımın garıp olduğu bıçımındeydı ve 16 ay boyunca hıçbır gelışme sağlana mamıştı Sonra, Ağustos 1889da, Lehmann çok yumuşak krıstallerle karşı karşıya olduğuna ınandı ve bunlara "sıvı kristal" adını verdı denı budur Bu durumda molekuller bır bırlorıno az ya da çok paralel olarak sıra lanmıstır ancak u?ayda rastgele dağıl mışlardır Doğrultusal duzen mılyonlarca molekulu kapsar Bun c smektık evre denır (şekil 1b). Bu evrenın ozellıklerı neler olabılır' Doğrultusal duzenın bozulmus olması dolayısıyla sıvı olması qerekır Buna karşın, çapraz polarızorden bakıldığı zaman, çıft kırma ozellığı gorulur Daha tazla ısıtıldığında doğrultusal duzenın bozulduğu bır sıcaklığa erı^ılıı ve normal bır sıvı oluşur Bu sıcaklıkta Sıvı kristallerin yükselişi 1924 te, Almanyadakı Halle Unıversıtesı nden Daniel Vorlânder sıvı krıstal evrelerı olan maddelerın, kure yerıne çubuk bıçımındekı molekullerden oluştuğunu gosterdı Kuresel molekullerden olusan krıstallerde, molekuller belırlı yerlerde bulunurlar, molekullerın "konumsal duzenı" vardır Çubuk bıçımındekı molekullerın de konumsal duzenı vardır, ancak bununla bırlıkte hepsı aynı yone bakar Buna "doğrultusal duzen" denır(şekiMa). Sıradan bır krıstal erıdığı zaman, ısıl enerjı, molekuler kuvvetlerın ustesınden gelerek yapıyı yıkar ve konumsal duzenı bozar Molekuller rastgele hareket etmekte serbesttır Molekuller, çubuk bıçımınde ıse, farklı bır şey olur Belırlı bır sıcaklıkta, ısıl enerji konumsal duzenı yıkacak duzeye gelır, fakat doğrultusal duzenı sağlayan molekuler kuvvetlerın ustesınden gelemez Sıvı krıstallerın mezofazda bulanık gozukmelerının ne Polarıze mikroskop altında, sıvı krıstaller çok guzel göruntuler venyor.Yukarıda kolesterik, yanda nematık evre görülüyor. 2308 Şekil 1. Sıvı kristalin yüzleri: a. Duzenlı sı kristal, b. smektik evre, c. nematık evre, duzensiz sıvı evre.