Жидкокристаллические материалы (жидкие кристаллы) — это жидкости с упорядоченным расположением молекул. Они занимают промежуточное положение между кристаллическими веществами с упорядоченным расположением атомов и обычными жидкостями с хаотическим расположением атомов (молекул). Жидкокристаллические вещества текучи, как жидкости, но обладают анизотропией свойств, как кристаллы.
В настоящее время известно более 3000 веществ, образующих жидкие кристаллы. По способу получения жидкие кристаллы делятся на термотропные, получаемые в результате плавления твердого вещества или охлаждения жидкости и имеющие не упорядоченное расположение молекул, и лиотропные, которые получают путем растворения твердых веществ в жидкости.
Различают следующие типы жидких кристаллов (рис. 1):
• «нематические» (нематики, от греч. «нема» — нить) с молекулами, имеющими продольную ось;
• «смектические» (смектики, от греч. «смегма» — мыло), которые были обнаружены в мыльной воде; молекулы имеют форму плоских пластин;
• «холестерические» (холестерики, стерины — спирты), молекулы которых размещаются по пространственной спирали.
Упорядоченность структуры жидких кристаллов достигается в нематических жидких кристаллах при параллельных продольных осях молекул; в смектических — при параллельных слоях молекул; в холестерических (рис. 2) — при размещении молекул по пространственной спирали (не хаотично).
В образце на рис. 2 реализован градиент концентрации хирального допанта — модифицирующей добавки, повышающей удельную электрическую проводимость и оптические свойства материала. За счет этого окраска и толщина «пальцев» различна в разных областях снимка.
Хиральность (англ. chirality, от др.греч. χειρ — «рука») — свойство молекулы не совмещаться в пространстве со своим зеркальным отражением.
«Интеллект» жидких кристаллов и их использование в практических целях определяется тем, что вещества в жидкокристаллическом состоянии при изменении внешних условий меняют определенным образом такие свои свойства, как показатель преломления света, вязкость, поверхностное натяжение, электрические и магнитные свойства и др.