Файл: Васин, М. Д. Жидкая радуга.pdf

температуре, едим мы ее горячей или холодной, пах­ нет по-разному.

Но и в этом море запахов химия начала ориентиро­ ваться. Уже удалось изучить и описать точную конст­ рукцию ароматов нескольких блюд. Оказалось, напри­ мер, что букет мясного бульона состоит из смеси запахов не очень-то приятных: сероводорода, этилово­ го и метилового спиртов, ацетона, ацетальдегида, метплэтилкетона и других веществ.

Если жидкий кристалл способен разобраться в бе­ сконечно разнообразных и сложных переплетениях за­ пахов, то неужели он отступит перед набором ощуще­ ний, слагающих вкус?

Здесь надо сделать одно замечание. Когда мы гово­ рим об изумительном, восхитительном, тонком вкусе тех или иных блюд, мы говорим неправду. Во всяком слу­ чае, мы явно преувеличиваем. Дело в том, что все пере­ численные прилагательные не могут быть отнесены ко вкусу. Этими восторженными словами' мы оцениваем особый сложный комплекс — вкусо-запах. Именно им мы восхищаемся, именно он дает нам богатство пище­ вых ощущений и наслаждение.

Чистый вкус самых изысканных блюд, как и всего съедобного, существующего на свете, беден, если не сказать, убог. Ибо, создавая свои гастрономические шедевры, природа и повара располагают лишь следу­ ющими «нотами»: кислой, сладкой, соленой и горькой. Только этими четырьмя составляющими приходится манипулировать, комбинируя вкусовую гамму и ана­ наса, и борща.

Трудно поверить, что жидкие кристаллы не смогут отличить сахара от соли. Приборы, реагирующие на вкус, будут созданы. Но эта уверенность пока ничем не подкреплена: жидкие кристаллы на остроту вкуса, насколько можно судить, еще не проверялись.

62

БУТЕРБРОД С МЕЗОФАЗОЙ

Аппетит приходит во время еды. Узнавая о чуде­ сах, очень скоро к ним привыкаешь. И уже ждешь но­ вых чудес и разочаровываешься, если их нет. Узнав об «ощущениях» жидких кристаллов, хочется, естест­ венно, спросить: а может быть, они обладают и еще каким-нибудь, неведомым нам «чувством»?

Что ж, жидкие кристаллы не разочаруют. Так, они очень чутко реагируют на электрические и магнит­ ные поля, откликаясь на их действие переменой либо цвета, либо прозрачности. Собственно, это «девятое чувство» и возбудило несколько лет назад живейший интерес и ученых, и инженеров, работающих в разных областях науки и техники, к веществам в обличье кен­ тавров.

Способность жидких кристаллов становиться в электрическом поле окрашенными или мутными ока­ залась чрезвычайно ценной: открылась возможность создавать простые, легко управляемые и очень точно работающие светоклапанные устройства, оптические модуляторы и вентили, плоские линзы, средства отоб­ ражения, хранения и передачи информации.

В конструкции великого множества самых разнооб­ разных подобных приборов лежит, как правило, один и тот же основной принцип. Чтобы было понятно, о чем идет речь, опишем некоторые из таких простейших устройств.

Для начала возьмем два обыкновенных оконных стекла и одну сторону каждого покроем тонким проз­ рачным слоем двуокиси олова. Это вещество проводит электрический ток, и его используют в технике в качест­ ве прозрачного электрода. К каждому электроду подсо­ единим проводнички. Теперь на одну из пленок дву­ окиси олова нанесем жидкий кристалл. А сверху

63

наложим — прозрачным электродом вниз — второй стеклянный лист и приклеим его краями к первому. Получился пятислойный «бутерброд»: внутри-—тонкий слой жидкого кристалла между двумя электропрово­ дящими пленками, снаружи — стеклянные пластины.

Стекло, изготовленное таким образом, не отличишь от обычного, разве только обращают на себя внимание два проводничка, выходящие из торца. Однако стоит подать на них напряжение в 10 вольт, как стекло по­ мутнеет, словно покроется дымкой. Увеличиваем нап­ ряжение — дымка сгущается. При 60 вольтах «бутер­ брод» почти совсем перестает пропускать свет. Выклю­ чаем ток — стекло снова становится прозрачным.

Подобные стекла можно использовать для регули­ рования внутреннего освещения помещений (кстати, они не так уж дороги). Тончайшая пленка анизотроп­ ной жидкости днем защищает комнату от жарких сол­ нечных лучей, а вечером — от посторонних глаз. Она служит своеобразной шторой. Под действием электри­ ческого поля слой жидкого кристалла толщиной в со­ тые п тысячные доли миллиметра уменьшает интен­ сивность проходящего светового потока в 100 раз. Это позволяет использовать анизотропные жидкости в све­ тозапирающих устройствах, в управляемых светофиль­ трах. Есть основания полагать, что в дальнейшем будут разработаны такие вещества, способности которых на­ дежно перекрывать путь свету еще более увеличатся.

А теперь представим себе, что электрическое напря­ жение подается на прозрачные электроды не постоян­ но, а с теми или иными интервалами. Глядя па стекло, мы будем видеть то темноту, то — в интервалах — свет. Если включать ток, используя азбуку Морзе, стекло будет превращать электрические точки и тире в свето­ вые сигналы разной длительности, которые можно чи­ тать на расстоянии.

64

лазерным лучом. Свет обладает богатейшими возмож­ ностями для передачи информации. Он характеризует­ ся четырьмя основными параметрами — амплитудой, фазой и длиной волны, а также плоскостью колебаний, т. е. плоскостью поляризации. При нагрузке лазер­ ного луча информацией можно изменять две, три, а то и все четыре характеристики луча одновременно — сигналы не наложатся один на другой, не перепутают­ ся. Тугой пучок лазерного излучения —это четыре изо­ лированных друг от друга информационных канала, каждый из которых самостоятельно несет нагрузку.

Вещества, пребывающие в мезофазе, позволяют со­ здавать простые и надежные приборы, которые спо­ собны управлять не только интенсивностью, но и дру­ гими параметрами лазерного луча, превращать его в многоканальный кабель, передающий мощные потоки информации.

Мы набросали контуры одной из технических вет­ вей, которая выросла в последнее время на стволе жидкокристаллического дерева. С каждым годом на ней появляется все больше новых отростков и плодов. Управление устройствами и приборами может осуще­ ствляться с помощью как электрического, так н маг­ нитного воздействия на жидкокристаллический эле­ мент или даже механического давления на него. По­ просту говоря, нажал на стскло-«бутерброд», как на клавишу,— и световой поток мгновенно изменится.

Если, едва сделав первые серьезные шаги в науке и технике, анизотропные жидкости внесли так много ценного в бурно развивающуюся физическую оптику, то можно представить себе, сколь весомым станет этот вклад в будущем. Достаточно сказать, что уже сейчас на основе жидкого кристалла можно изготовить, на­ пример, совершенно плоскую линзу, которая отлично фокусирует световые пучки.

66

ПРОТАЛИНЫ НА СТЕКЛЕ

Другая ветвь, идущая от жидкокристаллического ствола, не менее крепка, плодовита и многообещающа. Речь пойдет о разнообразных средствах отображения информации — световых табло, транспарантах, пане­ лях п т. п. Конструкционная основа, используемая здесь, та же, что в светоклапанных устройствах и оп­ тических модуляторах — две стеклянные пластины с нанесенными на них тонкими электропроводящими пленками и десяти — двадцатимикронным слоем жид­ кого кристалла между ними. Конечно, для каждого конкретного типа приборов подбирается особая рецеп­ тура жидкокристаллической смеси, наиболее полно удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к данному устройству.

На одну нз двух электропроводящих пленок нано­ сят нужное изображение — эмблему завода, реклам­ ный рисунок и т. д. С помощью современной фототех­ ники перенести на пленку буквы, цифры и знаки не со­ ставляет труда. Так же несложно и вытравить их, т. е. удалить со стекла прозрачный токопроводящий слой именно в тех местах, где изображен, скажем, шрифт. Затем стеклянную пластину (прямо по прозрачному электроду) «красят» жидким кристаллом. Потом на нее накладывают второй стеклянный лист, токопрово­ дящая пленка которого осталась в неприкосновенно­ сти. Получается та же пятислойная конструкция. От­ личить ее по внешнему виду от стекла с управляемой прозрачностью нельзя.

Подключим проводннчкп к слабому источнику тока, например к батарейке,— и стеклянное полотно мгно­ венно станет белым, словно окно в мороз. На этом снежном фоне будет четко выделяться прозрачная надпись или рисунок.

67

Жидкокристаллическая пленка, оказавшаяся меж­ ду двумя прозрачными электродами и подвергшаяся воздействию электрического поля, изменила свои опти­ ческие свойства, стала, подобно инею на окне, рассеи­ вать свет. В тех местах, где двуокись олова удалена со стекла при вытравливании, электрического поляне возникает, жидкий кристалл остается прозрачным. От­ ключаем ток — иней в секунду растает, надпись исчез­ нет. Включаем ток — слова или рисунок появляются опять. Буквы и знаки на таком табло можно сделать более контрастными, яркими и далеко видимыми, если установить подсветку или покрыть заднее стекло зер­ кальным слоем.

При создании конструкций жидкокристаллических световых панелей и табло можно поступать и наобо­ рот— вытравливать двуокись олова там, где должен быть фон. В таком случае при включении тока на про­ зрачном стекле возникнет снежно-белая надпись или рисунок. Если использовать смеси тех жидких кри­ сталлов, которые применяются для температурных из­ мерений (они потребуют большего напряжения тока), то изображение на табло станет цветным. Включив в электрическую цепь устройство, которое меняет на­ пряжение по заданной программе, жидкокристалли­ ческое табло можно заставить играть всеми цветами радуги.

Несколько усложним конструкцию — к каждой букве или элементу рисунка подведем проводничок. Теперь можно включать и выключать изображение не только целиком, но и по частям, в любом порядке, не­ прерывно вызывая к жизни все новые краски. На та­ кую рекламу обратит внимание каждый! (А ведь ре­ клама то л ьк о тогда оправдывает свое существование, когда обращает на себя внимание.)

При некоторой изобретательности нетрудно скон­

68

струировать фигуру, состоящую из линий — элементов цифр от нуля до девяти,— матричную жидкокристал­ лическую ячейку. Если элементы ячейки нарисовать прозрачным электродом и подвести к каждому из них собственный проводничок, то, включая проводники в определенной комбинации, можно «зажигать» на од­ ном и том же месте любую цифру.

Табло с двумя матричными ячейками даст возмож­ ность отображать в цифровом виде информацию о тем­ пературе воздуха в любое время года. Четыре мат­ ричные ячейки могут служить циферблатом для ча­ сов, показывающих время с точностью до минуты, де­ сять ячеек — панелью почти для любого точного при­ бора.

Конечно, очертания цифр на табло лучше сделать привычными для глаза. Это можно осуществить, если разбить каждую цифру на большое число сегментов. Идеальный случай тот, когда сегмент превращается в

69