Biophysics · 07.10

サーモトロピック液晶

Thermotropic liquid crystals

🧠 サーモトロピック液晶thermotropic liquid crystalサーモトロピック液晶（thermotropic liquid crystal）thermotropic liquid crystal（サーモトロピック液晶）は、温度によって結晶と等方性液体isotropic liquid等方性液体（isotropic liquid）isotropic liquid（等方性液体）の中間相mesophase中間相（mesophase）mesophase（中間相）を示す。

温度で現れる液晶相

棒状分子rod-like molecule棒状分子（rod-like molecule）rod-like molecule（棒状分子）などが配向秩序orientational order配向秩序（orientational order）orientational order（配向秩序）を保ちながら流動する。ネマティック相nematic phaseネマティック相（nematic phase）nematic phase（ネマティック相）、スメクティック相smectic phaseスメクティック相（smectic phase）smectic phase（スメクティック相）、コレステリック相cholesteric phaseコレステリック相（cholesteric phase）cholesteric phase（コレステリック相）は配向秩序orientational order配向秩序（orientational order）orientational order（配向秩序）の程度が異なる。

flowchart TD
  A["温度変化"]
  B["分子の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='orientational order'>配向秩序</span>が変化"]
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='anisotropy'>光学的異方性</span>と位相が変化"]
  A --> B
  B --> C

ネマチック・スメクチック・コレステリック相

S=\left\langle\frac{3\cos^2\theta-1}{2}\right\rangle

完全配向で $S=1$ 、等方的で $S=0$ 。

配向秩序と光学応答

温度が配向秩序orientational order配向秩序（orientational order）orientational order（配向秩序）を変えるサーモトロピック液晶thermotropic liquid crystalサーモトロピック液晶（thermotropic liquid crystal）thermotropic liquid crystal（サーモトロピック液晶）に対し、リオトロピック液晶lyotropic liquid crystalリオトロピック液晶（lyotropic liquid crystal）lyotropic liquid crystal（リオトロピック液晶）では濃度と溶媒が相を決める。どちらも流動性fluidity流動性（fluidity）fluidity（流動性）を保つ液体状態と長距離配向秩序orientational order配向秩序（orientational order）orientational order（配向秩序）を併せもつ。

ネマティック相nematic phaseネマティック相（nematic phase）nematic phase（ネマティック相）は配向秩序orientational order配向秩序（orientational order）orientational order（配向秩序）のみ。
スメクティック相smectic phaseスメクティック相（smectic phase）smectic phase（スメクティック相）は層状秩序ももつ。
コレステリック相cholesteric phaseコレステリック相（cholesteric phase）cholesteric phase（コレステリック相）は配向方向director配向方向（director）director（配向方向）がらせん状corkscrew (appearance)らせん状（corkscrew (appearance)）corkscrew (appearance)（らせん状）に回転し選択反射を示す。

材料・生体への応用

温度センサーtemperature sensor温度センサー（temperature sensor）temperature sensor（温度センサー）やディスプレイ、膜相転移のモデルに関係する。

まとめ

サーモトロピック液晶thermotropic liquid crystalサーモトロピック液晶（thermotropic liquid crystal）thermotropic liquid crystal（サーモトロピック液晶）は、温度によって結晶と等方性液体isotropic liquid等方性液体（isotropic liquid）isotropic liquid（等方性液体）の中間相mesophase中間相（mesophase）mesophase（中間相）を示す。
ネマティック相nematic phaseネマティック相（nematic phase）nematic phase（ネマティック相）は配向秩序orientational order配向秩序（orientational order）orientational order（配向秩序）のみ。
温度センサーtemperature sensor温度センサー（temperature sensor）temperature sensor（温度センサー）やディスプレイ、膜相転移のモデルに関係する。