مقدمهاز دیر باز تمام مواد را به یکی از سه فاز یا سه حالت جامد ، مایع و یا گازی می شناختند . با وجود این ، در محدوده ی دمایی خاصی ، برخی از ترکیبات آلی ، دارای یک حالت میانی به نام مزومرفیک هستند . در این حالت ، خصوصیات جامد گونه و مایع گونه با هم موجودند. یعنی این مواد خواص بلورین و سیالیت وابسته به مایعات را بطور همزمان بروز می دهند . گر چه مولکول های این ترکیبات در آرایه بلورین منظمی جای گرفته اند ، اما تا اندازه ای آزادی حرکتشان را حفظ می کنند . بلورهای مایع ، در گستره ای از وسایل نمایشگر تا الیاف فرآوری شده ، به عنوان تقویت کننده در تایر خودرو و جلیقه های ضد گلوله استفاده می شوند . در این مبحث ، به ساختار کلی بلورهای مایع بر اساس درجه ی نظم آن ها می پردازیم . بلور مایع (liquid crystals)تعریفبلورهای مایع موادی هستند که خواص ساختاری و مکانیکی آنها چیزی بینابین خواص مایعات و بلورهاست . فهم و درک این حالت ماده برای دانشمندان قرن‌های نوزدهم و بیستم کار ساده‌ای نبود . در اوایل دهه 1970 میلادی اولین دسته از مواد بلورهای مایع پایدار به صورت تجاری ساخته شدند و از آن در ساخت صفحه‌های Liquid Crystal Display استفاده شد. نگاه اجمالیفاز بلور مایعی جسم را گاهی فروفاز (فاز بینابینی) یا فاز فرومورنیک نیز می‌نامند . در بلورها ، اتمها یا مولکولها در شبکه‌های تناوبی منظم آرایش می‌یابند . بدین ترتیب در مقیاس میکروسکوپیکی ، بلورها نظم بسیار زیادی دارند. اگر مکان یک مولکول مشخص شود مکان مولکولهای دیگر را می‌توان با اطمینان فراوانی حتی در فواصل دور هم تعیین کرد.
بلورها در مقابل ، در مایعات تقریبا آزادانه حرکت می‌کنند و در مقیاس میکروسکوپیکی بسیار نامنظم هستند . با این حال ، هنوز هم تا اندازه‌ای نظم کوتاه برد ناشی از دافعه ی کوتاه برد میان اتمها یا مولکولها در آنها مشاهده می‌شود . بطوری که اگر مکان یک اتم یا یک مولکول مشخص شود، مکان مولکولهای دیگر را می‌توان با اطمینان نسبتا زیادی حتی در فواصل دور هم تعیین کرد . از آنجا که نظم مکانی دور برد در مایعات وجود ندارد ، مایعات در برابر تغییر شکل برشی ، مقاومتی از خود نشان نمی‌دهند و تحت تأثیر وزن یا نیروی دیگر به آزادی جریان پیدا می‌کنند . تاریخچه کشف بلورهای مایع در سال 1888 میلادی توسط Friedrich Reinitzer هنگام مطالعه و بررسی کلسترول در گیاهان کشف شد . ولی نه تنها خود کاشف آن از ماهیت آنچه مشاهده کرده بود کاملا آگاه نبود ، بلکه تا همین دهه‌های اخیر به صورت یک پدیده جالب توجه به آن نگاه می‌شد . ساختار بلور مایع
نظم ساختاری بلور مایع ، چیزی بینابین نظم ساختاری مایع و جامد است. تغییرات فاز بین فازهای جامد مایع و مایع ، از طریق گرما دادن (در مورد بلورهای مایع توموتروپ ) و یا مخلوط کردن ماده دوم (در مورد بلورهای مایع لیوتروپ )میسر می‌شود . بلورهای مایع ترموتروپ ، معمولا از مولکولهای آلی (کربن دار) تشکیل می‌شوند . این مولکولها یا خطی اند و قسمت مرکزی شان سخت است و دنباله‌های انعطاف پذیر در یک سر و یا در دو سرشان دارند ، یا دایره‌ای هستند و قسمت مرکزی شان قرصی و سخت است . و 4 تا 8 دنباله ی انعطاف پذیر بطور شعاعی از آن خارج می‌شوند . بلورهای مایع ترموتروپ به دسته‌های زیر تقسم می‌شوند: 1 - بلور مایع نیماتیک2 - بلور مایع اسمکتیک3 - بلور مایع کلستریک4 - بلور مایع دیسکوتیک 1 - بلور مایع نیماتیک بلور نیماتیک معمولا از مولکولهای آلی میله‌ای شکل ساخته می‌شود . همانند مایعات ، این نوع بلورهای مایع ، فقط از لحاظ مولکولی دارای نظم کوتاه برد هستند . بر خلاف مایعات ، در این محورهای بلند مولکولها همگی بطور متوسط هم سو هستند. از اینرو بلور نیماتیک را می‌توان بلور جهت دار دانست . این بلور مایع ، همانند مایع سلولی جریان پیدا می‌کند اما از نظم بسیار بیشتری برخوردار است .
2 - بلور مایع اسمکتیک بلور مایع اسمکتیک هم از مولکولهای میله‌ای ساخته می‌شود ، ولی نظم مولکولها در آن بصورت لایه ی و صفحه‌ای می باشد. در هر لایه ،مولکولهای فوق ، نظم کوتاه برد مایع گونه دارند . بدین سان ، بلور مایع اسکمتیک را می‌توان ، تناوبی یا بلورین در یک بعد و بی نظم یا مایعی در دو بعد دیگر داشت. بلور اسکمتیک مانند بلور سیستماتیک تحت تأثیر وزن جریان پیدا می‌کند . بسته به اینکه میله‌ها در هر لایه مثلا بصورت مایل یا راست ایستاده باشند، با زیر دسته‌های متعددی از فاز اسکمتیک رو برو می‌شویم .
3 - بلور مایع کلستریک بلور مایع کلستریک شبیه نیماتیک است . اما بجای اینکه میله‌ها در همه جا یکسان باشند ، در نقاط مختلف دست خوش تغییر جهت می‌شوند که این امر در نهایت ساختاری مارپیچی پدید می‌آورد. اگر صفحاتی را عمود برمحور مایع در نظر بگیریم ، در هر صفحه با سمتگیری منظمی همانند فاز نیماتیک رو برو می‌شویم . جهت موضعی این سمت گیری در هر صفحه نسبت به صفحات مجاورتی ، کمی چرخیده است .
4 - بلور مایع دیسکوتیک بلور مایع دیسکوتیک از مولکولهای قرصی شکل تشکیل شده و مولکولها در ستونهایی مرتب می‌شوند که نسبتا شبیه به ستونهای میله یا مهره‌های تخته نرم هستند . در هر ستون فقط نظم کوتاه برد وجود دارد . اما ستونها بطور تناوبی در دو بعد مرتب می‌شوند و ترکیب آنها معمولا بصورت شبکه شش گوش است . بدین سان ، بلور مایع دیسکوتیک ، در دو بعد منظم و در یک بعد بی نظم است . اساس فیزیکی مایع ترموتروپ در بلورهای مایع ترموتروپ ، گرم کردن ماده جامد ، منجر به فضای بلور مایع بیشتر می‌شود . منظور این است که بجای تبدیل مستقیم از فاز جامد به فاز مایع همسانگرد ، این مواد گرم شده از یک یا چند فاز بلور مایع عبور می‌کنند .بلور ------> نیماتیک ------> اسمکتیک ------> مایع همسانگرداساس فیزیکی مایع اسمکتیک در تبدیل بلور به اسمکتیک ، جسم بسیار نرم می‌شود و تحت برش جریان پیدا می‌کند . گر چه اغلب گذارهای بین فازهای متمایز اجسام ناپیوسته‌اند ، لیکن فاز اسمکتیک به طور پیوسته به فاز نیماتیک تبدیل می‌شود که آنرا گذارهای مرتبه دوم می‌گویند . نیماتیکها معمولا نسبت به فازهای اسمکتیک چسبندگی کمتری دارند . اگر اقدامات خاص برای جهت دادن آنها صورت نگیرد ، ظاهری کدر یا گل آلود دارند که این هم به واسطه ی حضور ناحیه‌های متعددی است که هر یک سمتگیری مولکولی خاص خود را دارند . این کدری به هنگام تبدیل بلور مایع اسمکتیک به مابع همسانگری ناگهان از بین می‌رود . به همین دلیل نقطه ی گذار نیماتیک – اسمکتیک را گاهی نقطه ی شفاف شدگی می‌نامند . خواص برجسته بلورهای مایعدر مایع‌ها اتمها و مولکول ها تقریبا آزادانه حرکت می‌کنند و روی یکدیگر می‌لغزند و در مقیاس میکروسکوپیکی بسیار نامنظم‌اند . اما به دلیل نیروی دافعه کوتاه برد میان اتمها یا مولکولهای مایع ، تا اندازه‌ای در مایع‌ها نظم کوتاه بردی دیده می‌شود . از آنجا که نظم مکانی دور برد در مایع‌ها وجود ندارد ، مایع‌ها در مقابل تغییر شکل برشی ، مقاومتی از خود نشان نمی‌دهند و تحت تاثیر وزن یا نیروهای دیگر به آزادی جریان می‌یابند . نظم ساختاری بلورهای مایع ، چیزی بینابین نظم ساختاری مایع و جامد است . شکل زیر تفاوت بین سه حالت مختلف جامد ، بلور مایع و مایع را نشان می‌دهد .
کاربرد بلورهای مایع به دلیل شکل میله‌ای مولکولهای تشکیل دهنده ، بلورهای مایع نیماتیک و اسمکتیک در برابر نور و میدانهای الکتریکی و مغناطیسی پاسخی ناهمسانگرد دارند. بدین سان می‌توان از میدان الکتریکی برای کنترل حتی از مولکولهای بلور مایع نیماتیک می‌گیرند استفاده کرد و این امر به نوبه خود میزان نور بازتابیده یا گذرنده را تغییر می‌دهد . استفاده از این اثر در صفحات نمایی بلور مایع که در ماشینهای حساب ، ساعت دیجیتالی و حتی تلویزیونهای مینیاتوری کاربرد دارد ، رایج است .
ساختار مارپیچی مشخصه بلورهای مایع کلستریک ، به عنوان توری برای نور مرئی قابل استفاده است . ترکیبات کلستریک معمولا با رنگ روشن و براق دیده می‌شوند. چون میزان براق بودن آنها به دما بستگی دارد ، از رنگ وابسته به دمای این بلورهای مایع ، در بعضی دماسنجها بهره برداری می‌شود .
