Vor mehr als 100 Jahren saß der österreichische Botaniker Friedrich Reinitzer staunend über seinem Mikroskop. Er sah darin eine Substanz, die scheinbar zwei Schmelzpunkte aufwies. Des Rätsels Lösung: Reinitzer erblickte einen Flüssigkristall. Damals wusste man mit dem seltsamen Stoff, der zugleich fest und flüssig erschien, nichts anzufangen. Das hat sich geändert. Heute sind Flüssigkristalle die Basis zahlloser Displays. Gefragt sind hier vor allem die so genannten nematischen Flüssigkristalle. Deren Moleküle sind wie Stäbchen geformt. Deshalb sind sie in der Lage,
sich parallel zu ordnen. Man kann sich das vorstellen wie zum Beispiel Bäume, die auf einem Fluss schwimmen und sich dann parallel ausrichten.
Beschreibt Professor Carsten Tschierske von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg die Struktur eines nematischen Flüssigkristalls. Je nach Gestalt können sich die Moleküle jedoch auch anders arrangieren - über zwanzig verschiedene Formen haben Forscher in aller Welt bis heute entdeckt. Tschierske hat kürzlich einen Flüssigkristall gefunden, nach dem schon lange gesucht wird. Seine besondere Schichtstruktur haben IBM-Forscher bereits in den 70er Jahren vorausgesagt.
Man kann diese Schichtanordnung vielleicht vergleichen mit Bücherregalen, in denen Bücher stehen. Und ganz ähnlich wie in den Bücherregalen sind die Moleküle, die jetzt nicht mehr stäbchenförmig sind, sondern die Gestalt von Quadern haben oder von Büchern, parallel zueinander organisiert.
Ein wenig unordentlich stehen diese buchförmigen Moleküle im Bücherregal, eins nach hinten geschoben, das nächste weiter nach vorne gezogen. Doch stets liegt Buchdeckel an Buchdeckel. Als Schlüssel zu diesem Flüssigkristall erwies sich ein Zusatzstoff, der wie eine Buchstütze auf den Regalbrettern wirkt und verhindert, dass die Bücher - also die Flüssigkristall-Moleküle - ihre Orientierung aufgeben. Einsatzgebiete für diesen Flüssigkristall sieht Tschierske weniger bei konventionellen Anzeigeelementen,
sondern in Richtung Spezialanwendungen. Also sehr kleine Displays für spezielle Anwendungen, aber zum Beispiel auch für Systeme, in denen Licht moduliert wird, was zum Beispiel Anwendung finden könnte in zukünftigen Generationen von optischen Computern.
Displays mit nematischen Flüssigkristallen gelten heute als relativ ausgereift. Sie taugen mittlerweile auch dazu, bewegte Bilder darzustellen - ein Fußball fliegt nicht länger mit Kometenschweif über den Bildschirm. Das liegt an den kurzen Schaltzeiten. In wenigen Millisekunden schaltet eine Flüssigkristall-Zelle von dunkel auf hell oder umgekehrt. An dieser Schraube ließe sich jedoch noch weiter drehen - mit einer weiteren neuen Klasse von Flüssigkristallen. Tschierske:
Es handelt sich dabei zum Beispiel um bananenförmige Moleküle, bei denen sind wesentliche Verkürzungen der Schaltzeiten möglich im Vergleich zur nematischen Phase.
Auch diese bananenförmigen Moleküle ordnen sich in Schichten an. Dabei schmiegen sich die Moleküle mit ihrer Krümmung aneinander. In einer Schicht zeigt die Krümmung stets nach links, in der nächsten nach rechts. Bei angelegter Spannung klappen die Moleküle in jeder zweiten Schicht um, so dass nun alle gleich orientiert sind. Und das geht offenbar sehr schnell. Einziges Problem: Die bislang gefundenen Substanzen sind relativ zähflüssig. Daher dauert es sehr lange, diese Flüssigkristalle in den hauchdünnen Zwischenraum von Glasplatten zu füllen und so ein großflächiges Display zu fertigen.
sich parallel zu ordnen. Man kann sich das vorstellen wie zum Beispiel Bäume, die auf einem Fluss schwimmen und sich dann parallel ausrichten.
Beschreibt Professor Carsten Tschierske von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg die Struktur eines nematischen Flüssigkristalls. Je nach Gestalt können sich die Moleküle jedoch auch anders arrangieren - über zwanzig verschiedene Formen haben Forscher in aller Welt bis heute entdeckt. Tschierske hat kürzlich einen Flüssigkristall gefunden, nach dem schon lange gesucht wird. Seine besondere Schichtstruktur haben IBM-Forscher bereits in den 70er Jahren vorausgesagt.
Man kann diese Schichtanordnung vielleicht vergleichen mit Bücherregalen, in denen Bücher stehen. Und ganz ähnlich wie in den Bücherregalen sind die Moleküle, die jetzt nicht mehr stäbchenförmig sind, sondern die Gestalt von Quadern haben oder von Büchern, parallel zueinander organisiert.
Ein wenig unordentlich stehen diese buchförmigen Moleküle im Bücherregal, eins nach hinten geschoben, das nächste weiter nach vorne gezogen. Doch stets liegt Buchdeckel an Buchdeckel. Als Schlüssel zu diesem Flüssigkristall erwies sich ein Zusatzstoff, der wie eine Buchstütze auf den Regalbrettern wirkt und verhindert, dass die Bücher - also die Flüssigkristall-Moleküle - ihre Orientierung aufgeben. Einsatzgebiete für diesen Flüssigkristall sieht Tschierske weniger bei konventionellen Anzeigeelementen,
sondern in Richtung Spezialanwendungen. Also sehr kleine Displays für spezielle Anwendungen, aber zum Beispiel auch für Systeme, in denen Licht moduliert wird, was zum Beispiel Anwendung finden könnte in zukünftigen Generationen von optischen Computern.
Displays mit nematischen Flüssigkristallen gelten heute als relativ ausgereift. Sie taugen mittlerweile auch dazu, bewegte Bilder darzustellen - ein Fußball fliegt nicht länger mit Kometenschweif über den Bildschirm. Das liegt an den kurzen Schaltzeiten. In wenigen Millisekunden schaltet eine Flüssigkristall-Zelle von dunkel auf hell oder umgekehrt. An dieser Schraube ließe sich jedoch noch weiter drehen - mit einer weiteren neuen Klasse von Flüssigkristallen. Tschierske:
Es handelt sich dabei zum Beispiel um bananenförmige Moleküle, bei denen sind wesentliche Verkürzungen der Schaltzeiten möglich im Vergleich zur nematischen Phase.
Auch diese bananenförmigen Moleküle ordnen sich in Schichten an. Dabei schmiegen sich die Moleküle mit ihrer Krümmung aneinander. In einer Schicht zeigt die Krümmung stets nach links, in der nächsten nach rechts. Bei angelegter Spannung klappen die Moleküle in jeder zweiten Schicht um, so dass nun alle gleich orientiert sind. Und das geht offenbar sehr schnell. Einziges Problem: Die bislang gefundenen Substanzen sind relativ zähflüssig. Daher dauert es sehr lange, diese Flüssigkristalle in den hauchdünnen Zwischenraum von Glasplatten zu füllen und so ein großflächiges Display zu fertigen.