Les Cristaux liquides C’est Georges Friedel, physicien mulhousien, qui a compris ce qui se passe dans les cristaux liquides ! L’état d’un cristal liquide n'est ni un solide cristallin, ni un liquide, mais présente des caractéristiques intermédiaires. La molécule est de forme allongée, comme un cigare, qui aurait quelques nm de longueur et quelques dixièmes de nm de diamètre. La molécule possède une région centrale rigide X reliant deux cycles benzéniques ; les extrémités de la molécule consistent en des groupes chimiques R et R' qui, eux, sont flexibles. 1 nm = 1 nanomètre = 10-9 m= 1 milliardième de mètre , l’unité adaptée aux tailles de petites molécules Les molécules dans un cristal liquide peuvent se positionner de 3 façons différentes comme sur le schéma ci-dessous . Représentation instantanée des molécules (bâtonnets) dans une phase cristal liquide nématique, smectique et cholestérique. Dans un cristal liquide nématique, - les molécules allongées tendent à s’orienter toutes parallèles, - une surface de verre rayé peut les forcer à s’orienter parallèlement aux rayures, - un champ électrique suffisant peut les forcer à s’orienter le long du champ. Dans les affichages à cristal liquide, les deux surfaces sont rayées à 90° de telle sorte que les molécules forment un quart d’hélice. La polarisation de la lumière suit l’orientation des molécules (figurée par le ruban torsadé). La cellule étant placée entre polariseurs croisés, la lumière passe. C’est une zone claire. Lorsqu’un champ électrique de quelques volts est appliqué entre les deux surfaces de verre métallisées, les molécules s’alignent le long du champ. Il n’y a plus d’hélice. La polarisation de la lumière ne tourne plus (figurée par le ruban plat). Le deuxième polariseur arrête la lumière. C’est une zone noire. Principe de l'effet nématique torsadé. (a) En l'absence de champ électrique, la lumière polarisée suit le trajet hélicoïdal des molécules de cristal liquide : la cellule apparaît éclairée. (b) Au-dessus d'un champ-seuil : le nématique torsadé est dévissé et la lumière polarisée est bloquée par l'analyseur : la cellule apparaît éteinte. Image d’après le « Que sais-je » de M. Mitov : « les cristaux liquides » Le modèle vous permet de voir ce qui se passe dans le cristal liquide quand vous lui appliquez un champ électrique Démonstrateur Modèle Le démonstrateur vous montre : 1) du cristal liquide dans un flacon, 2) du cristal liquide entre deux plaques de verre distantes de 1µm (un millième de mm), 3) deux exemples d’affichages finis : une montre, un écran à cristaux liquides. Vérifiez avec le polariseur que la lumière qui sort des cristaux liquides est bien polarisée ! 4) un affichage avec seulement un polariseur derrière – en appuyant sur le bouton, vous ne voyez rien sauf si vous regardez à travers le polariseur croisé, 5) l’affichage complet – en appuyant sur le bouton, vous voyez toutes les zones métallisées se noircir. l'affichage de cristaux liquides est composé de segments. Chaque segment est contrôlé individuellement, mais il est impossible d'afficher autre chose que des barres. Sur l’écran à cristaux liquides, vérifiez que la lumière émise est bien polarisée. Regardez-le avec la loupe. Que voyez-vous ? Pour plus de détails, regardez les pages sur l’ordinateur qui vous donnent des explications avec de belles images ! Cliquez sur « Cristaux liquides » !