它到底算是什么态?

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  说起液晶,人们都不陌生。其相关产品早已走进了我们的工作、学习和生活之中,为我们带来了极大的便利,但液晶体及其性质的发现,却纯属偶然。
  1888年的一天,奥地利生物学家鲁道夫·莱尼茨尔为了研究类固醇对植物的生理作用,已在实验室中忙碌了一天。傍晚时分,他用有机酸制成了苯甲酸胆固醇晶体,意犹未尽的他忘记了疲劳和饥饿,想再工作一会儿,用实验测出这种晶体的各种理化性质,并决定先从它的熔点着手。
  在实验过程中,莱尼茨尔惊奇地发现这种晶体竟然具有两个熔点:当温度升至晶体的第一个熔点时,它开始具有液体的流动性,同时又出现了不断变化的鲜艳色彩;当温度升高至第二个熔点时,它就开始变成普通的透明液体,并失去了晶体所固有的任何特征。他想,按照普遍说法,每种晶体物质应该只有一个熔点才对呀,这到底是怎么回事呢?这一意外的发现深深地吸引住了莱尼茨尔,他决心继续探究,将这个问题搞个水落石出。在一次研究中,他通过显微镜又有了新的发现:这种物质在由液态变成固态的过程中,当处于两个熔点之间的温度范围时,它在具有液体所特有的表面张力等性质的同时,还具有晶体所特有的分子定向排列和特殊的运动规律,并显现出像晶体那样的光学、热学性质。
  莱尼茨尔想,此时这种物质到底是处于一种什么态呢?单说它是液体或固体都不准确。为了能更好地了解这种现象的本质,他把他的这一偶然发现告诉了德国物理学家奥托·莱曼,莱曼敏锐地意识到,这是一个具有深远意义的重大发现,并将具有这种集液体和晶体的性质于一身的奇特物质称为液晶。此后,生物学家莱尼茨尔和物理学家莱曼联手对这种现象进行了深入的研究,并将研究成果进行了系统总结,写出了名为《液晶》的专著,书中详细介绍了他们研究发现的液晶的特点、可能的应用前景等。但受当时科技水平和认识水平的限制,这本书没能引起人们足够的重视,使这一重大发现尘封了多年。但他们的发现和研究,却导致了液晶这一新生研究领域的诞生。
  进入20世纪后,科学家在莱尼茨尔和莱曼研究发现的基础上,又经过不断的探索实践,发现许多物质在一定的条件下也能形成液晶,还发现液晶按其分子排列形式有近晶型、向列型和胆甾型等多种类型。不同的液晶都有独特的性质,特别是对力、光、热、电、磁、化学和辐射等的作用十分敏感,这些发现都使液晶的研究不断向着实用化的方向发展。
  利用液晶对温度敏感的温度效应,将其涂在物体表面,若物体内部分子分布稍有不匀,则会因传热不同而导致温度的微小差异,使液晶呈现出不同的色彩。用这一方法可实现对飞机、导弹和航天飞船等结构的无损探伤。另外,外电场的微小变化也会导致液晶分子排列方式的变化,从而引起它光学性质的变化。利用液晶的这种电光效应可显示文字和彩色图像,制成重量轻、小而薄、对人体无害,且具有环保作用的计算机显示器、壁挂式大屏幕彩色电视机等。液晶的记忆效应、理化效应、辐照效应等重要独特性质,也被广泛地应用在工农业生产、日常生活和国防建设中。随着科技进步和人民生活水平的提高,液晶技术还将发挥出越来越大的作用。
  选自《有准备的头脑——灵感导致的发明和发现》
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