「液晶」の版間の差分

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[[ファイル:Shilirren texture.jpg|サムネイル|ネマチック液晶における[[シュリーレン現象]]]]
'''液晶'''(えきしょう)は、[[液体]]のような[[流動性]]と、[[結晶]]のような[[異方性]]を兼ね備えた[[物質]]である<ref>{{Cite web|title=液晶とは|url=https://kotobank.jp/word/%E6%B6%B2%E6%99%B6-1373|website=コトバンク|accessdate=2021-06-07|language=ja|first=日本大百科全書(ニッポニカ),ASCII jpデジタル用語辞典,化学辞典 第2版,ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典,百科事典マイペディア,知恵蔵,精選版 日本国語大辞典,とっさの日本語便利帳,デジタル大辞泉,世界大百科事典|last=第2版}}</ref>。一部の液晶は、[[電圧]]を[[印加]]すると[[分子]]の向きが変化し、それによって[[光学]]特性が変化する[[性質]]を持つものがある。この性質を応用した[[液晶ディスプレイ]]などの製品が広く[[普及]]している。
 
== 概要 ==
液晶(Liquid Crystal)は、液体と[[結晶]]の間に出現する[[中間相]]の一種で、細長い[[分子]]や円盤状の分子が、分子の方向はある規則に従って並んでいるが、[[重心]]位置には[[結晶]]のような[[3次元]]秩序を持たない状態の総称である。液晶には様々な種類があり、それらの命名は液晶研究者により非系統的に行われていたが、[[2001年]]に[[国際純正・応用化学連合|IUPAC]](国際純正・応用科学連合)が国際液晶学会の協力の下に液晶関連の名称定義に関する勧告を公表している<ref name="IUPACLC">Definitions of Basec Terms RElating to Low-molar-mass and Polymer Liquid Crystals, IUPAC Recommendations 2001. Pure Appl. Chem., Vol. 73 No. 5, pp.845-895, (2001).</ref>。本稿での液晶の分類はそれに準じたものである。中間相には液晶の他に、結晶と同様の3次元的な重心秩序は存在するが、分子の方向はランダムである[[柔粘性結晶]](Plastic Crystal)がある。
 
液晶は分子の重心の規則性の程度において、[[重心]]位置の秩序が普通の液体と同様に存在しない[[ネマティック液晶|ネマチック液晶]]<ref group="注">Nematic液晶の日本語表記には「ネマチック」と「ネマティック」がある。日本液晶学会誌では2020年1月現在で「ネマチック」表記を用いている。これは文部省学術用語集 分光学編(S49年初版、H11年増改訂版)に従ったと考えられるもので、ここでもネマチック表記とする。スメクチック等も同様。</ref>、[[1次元]]の重心位置秩序を持つ[[スメクチック液晶]]、[[2次元]]の重心位置秩序を持つ[[カラムナー液晶]]に分類される。歴史的には、ネマチック液晶、スメクチック液晶に[[コレステリック液晶]]を加えた3分類が流布しており現在でも用いられているが、後述するようにコレステリック液晶はネマチック液晶に含まれるもので、重心秩序に基づく分類に、より科学的な根拠がある。
 
[[File:lcstates.jpg|thumb|right|489px|ネマチック液晶(左)では細長いか円盤状の分子が向きをそろえ、ランダムに浮遊している。スメクチック液晶(中)は通常は棒状の分子から構成され、層構造(1次元周期構造)がる。カラムナー液晶(右)は円盤状の分子から構成されることが多く、2次元的な周期構造を持っている。]]
===重心の位置がランダムな液晶===
====ネマチック液晶(N液晶) ====
ネマチック液晶は棒状分子の向きが平均して同一方向に揃っており、分子の重心秩序はまったくランダムな中間相である。ネマチック液晶は、普通の液体と同様の流動性がある。通常のネマチック相では分子の頭尾の向きには規則性はなく、また分子の配向方向に垂直な面内では分子の向きはランダムである。N液晶となる分子には[[極性]]を持つ物も多いが、一般的なN液晶は非[[極性]]である。
 
「ネマチック」という名称は[[ギリシア語]]の「糸」に由来し、ネマチック液晶を顕微鏡で観察すると、糸状の構造が見られることからフリーデルが命名した。分子の平均配向方向は文字nで表記され、[[配向ベクトル(|配向ベクトル]](Director)と呼ばれている。非[[極性]]であるので物理的にn=-nであることから、ベクトル表記はされない<ref name="液晶辞典">液晶辞典 日本学術振興会情報科学用有機材料第142委員会液晶部会編 培風館(1989) </ref>。
棒状分子が1方向に並んでいるので配向ベクトル方向とそれと垂直方向では、[[屈折率]]や[[誘電率]]が異なっている。N液晶は光学的1軸性物質で、棒状分子のN液晶は正の1軸性である。[[誘電率]]については、分子構造により、正の異方性のものも、負の異方性のものも存在する。
 
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