Cristal liquide - Définition et Explications

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Introduction

Transition smectique-nématique

Un cristal liquide est un état de la matière qui combine des propriétés d'un liquide conventionnel et celles d'un solide cristallisé. On exprime son état par le terme de mésophase (La mésophase est une phase propre aux cristaux liquides qui est un intermédiaire entre la phase liquide et la phase solide d'un composant.) ou état mésomorphe (du grec « de forme intermédiaire »). La nature de la mésophase diffère suivant la nature et la structure du mésogène, molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les...) à l'origine de la mésophase, ainsi que des conditions de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant...), de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et de concentration.

Historique

Rudolph Virchow

Les premières observations - Buffon, Mettenheimer et Rudolph Virchow

L'idée d'états intermédiaires autres que le solide cristallin ou le liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) isotrope a germé au cours du XIXe siècle, on ne connaissait alors que les trois états de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe...) (solide, liquide, gaz). Les premières observations furent réalisées par des biologistes et des botanistes à l'aide de microscopes polarisants, sur les substances biologiques extraites des tissus animaux ou végétaux qui présentaient une biréfringence (La biréfringence est une propriété qu'ont certains matériaux transparents vis-à-vis de la lumière. Leur effet principal est de diviser en deux...) dans certaines conditions. C'est le cas par exemple de la myéline (La myéline est une substance constituée principalement de lipides (sphingomyéline) dont les couches alternent avec des couches de protides, elles forment la substance blanche du...), substance molle extraite des nerfs et identifiée par Rudolph Virchow en 1850, dont le comportement dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) à particulièrement intéressé Mettenheimer en 1857 ; en effet celui-ci a observé une étrange croissance d'objets tubulaires à l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de...) myéline/eau. Cependant Mettenheimer n'a pas été le premier à observer ces « tubes », des observations similaires remontent aux travaux de Buffon en 1840 où il parle d'« anguilles tortillées » obtenues en lacérant du blé (« Blé » est un terme générique qui désigne plusieurs céréales appartenant au genre Triticum. Ce sont des plantes annuelles de la famille des graminées ou Poacées, cultivées dans...) ou de la seigle dans l'eau. Il ne s'agissait bien évidemment pas de poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et le Bélier à l'est. Bien...) mais de phases particulières de l'ergostérol et des lécithines contenues dans la myéline. Nous savons maintenant que la myéline est constituée en grande partie de phospholipides, principal composant des membranes cellulaires, qui, à forte concentration, s'auto-organisent en couches en conséquence de leur fort caractère amphiphile. C'étaient donc les premiers observations de cristaux liquides (Un cristal liquide est un état de la matière qui combine des propriétés d'un liquide conventionnel et celles d'un solide cristallisé. On exprime son état par le terme de mésophase.) lyotropes.

Friedrich Reinitzer

L'étude du cholestérol (Le cholestérol est un lipide de la famille des stérols qui joue un rôle central dans de nombreux processus biochimiques. Le cholestérol tire son nom du grec ancien chole- (bile) et de stereos...) par Reinitzer en 1888 marque le début de l'étude des mésophases : observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très...) de l'opacité (L'opacité est l'inverse de la transparence. Qui s'oppose au passage de la lumière.) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) et de couleurs iridescentes lorsque la température des esters de cholestérol varie, de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) cristalline jusqu'à la phase liquide isotrope.

La découverte - Friedrich Reinitzer et Otto Lehmann

Otto Lehmann dans son laboratoire de Karlsruhe

Otto Lehmann (13 juin 1855 Constance, Allemagne – 17 juin 1922 Karlsruhe) est considéré comme le premier physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et...) ayant étudié les cristaux liquides. Entre 1872 et 1877, il étudie les sciences naturelles à l'université de Strasbourg (L’université de Strasbourg (UDS) est une université française située à Strasbourg en Alsace. Son origine remonte à la création du gymnase Jean-Sturm en 1538, devenu...) et prépare son doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement le grade universitaire le plus élevé. Le titulaire de ce grade est le docteur. Selon...) sous la direction de Paul Groth. D'abord professeur de sciences (physique, mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que...) et chimie) à Mulhouse, il commence à enseigner à l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) d'Aix-la Chapelle (Une chapelle est un lieu de culte chrétien qui peut, selon le cas, constituer un édifice distinct ou être intégré dans un autre...) en 1883. Lehmann est alors reconnu pour ses travaux sur les phénomènes de croissance cristalline et du polymorphisme cristallin (modification de la structure cristalline sous l'effet de la variation d'un paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte pour prendre une décision ou pour effectuer un calcul.), le plus souvent la température) et sur la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La...) expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. ...). En 1888, ses échanges avec le botaniste Reinitzer le conduisent à étudier les cristaux liquides. En 1889, il succède à Heinrich Hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du système international (SI). Elle est équivalente à une oscillation par seconde (s-1 ou 1⁄s).) à la tête de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) de Karlsruhe. À partir de 1912, Lehmann est un prétendant au prix Nobel, mais ne l'obtient pas.

En 1888, le botaniste autrichien Friedrich Richard Reinitzer (25 février 1857 Prague – 16 février 1927 Graz), travaille à l'université de Prague sur le benzoate de cholestéryle . Il veut en déterminer la formule et le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à...) moléculaire. En utilisant le point de fusion (Le point de fusion' ou la température de fusion d'un corps représente la température à une pression donnée, à laquelle un élément pur ou un composé chimique passe de...) comme un indicateur important de la pureté de la substance, il observe l'existence de deux points de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à...) et l'évolution de la substance en un liquide trouble puis coloré et enfin transparent. Il pense d'abord à la présence d'impuretés, mais la purification de la substance ne change rien au phénomène observé. Il découvre ainsi un comportement étrange (existence de deux points de fusion, réflexion de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) polarisée circulairement et capacité à faire tourner le plan de polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En...) de la lumière) dont il fait part à Lehmann. Extrait de la lettre de Reinitzer à Lehmann (14 mars 1888, 16 pages, jointe avec deux échantillons) :

« Les deux substances (les esters de cholestérol) sont le lieu de phénomènes si beaux et si étranges qu'ils devraient, je l'espère, vous intéresser aussi au plus haut point (Graphie). (…) La substance possède deux points de fusion, si l'on peut s'exprimer ainsi. Vers 145,5 °C elle fond et forme un liquide trouble mais complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité...) fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides...), lequel vers 178,5 °C devient soudainement complètement transparent. En le refroidissant, on voit apparaître les couleurs bleue et violette qui s'estompent rapidement en laissant la substance opaque (comme le lait) mais toujours fluide. En poursuivant le refroidissement, on voit réapparaître les colorations bleue et violette et, immédiatement après, la substance se solidifie en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement....) une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du...) cristalline blanche. (…) Le trouble qui apparaît en chauffant est dû non aux cristaux mais au liquide qui forme les stries huileuses. »
Structure chimique du benzoate de cholestéryle.

Lehmann réalise qu'il s'agit là d'un nouveau phénomène. Sa position et ses connaissances lui permettent alors de se lancer dans l'étude de ce problème. Il entame une étude systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des principes...) du benzoate de cholestéryle et de composés apparentés possédant le phénomène de double point de fusion. Avec son microscope, il est non seulement en mesure d'effectuer des observations en lumière polarisée, mais aussi d'effectuer des observations à haute température. C'est un avantage déterminant.

De Lehmann à Reinitzer le 20 août 1889 :

« Mes nouveaux résultats confirment ce que vous aviez déjà vu, que le « Griess » (« semoule », la substance provoquant la turbidité) est un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que cet usage diffère quelque peu de la définition scientifique de ce mot. Selon l'Union internationale de...) très mou, qui doit être considéré comme une modification physique de la substance. C'est absolument homogène, et un autre liquide – comme vous l'aviez supposé, n'est pas présent. (…) Il est d'un grand intérêt pour les physiciens que des cristaux existent, avec une telle mollesse qu'on pourrait les appeler liquides. »
Structure chimique du para-azoxyanisole.

L'article de Lehmann intitulé « Uber Fliessende Krystalle » paru le 30 août 1889 à Zeitschrift fur Physikalische Chemie est la première publication introduisant le concept de « cristal liquide ». Pour Lehmann, le fait le plus surprenant est que la substance est biréfringente tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en étant fluide, pour lui cette propriété en fait donc un cristal. La publication de cet article permet alors à Gatterman, à Heidelberg (Heidelberg est une ville d'Allemagne située dans la vallée du Neckar, au nord-ouest du Land de Bade-Wurtemberg. Le nom de "Heidelberg" provient peut-être de...), l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) d'un comportement similaire dans d'autres substances, comme le PAA (para-azoxyanisole). Pour marquer le fait d'une viscosité bien plus faible que pour les esters de cholestérols, Lehmann introduit alors l'appellation « Kristalline Flüssigkeiten », fluides cristallins en 1890 et publie « La structure des fluides cristallins » le 24 mars 1890. Les travaux de Lehmann ont été poursuivis et amplifiés par le chimiste (Un chimiste est un scientifique qui étudie la chimie, c'est-à-dire la science de la matière à l'échelle moléculaire ou atomique ("supra-atomique"). Le mot chimiste est...) allemand Daniel Vorländer qui, du début du XXe siècle jusqu'à sa retraite en 1935, a synthétisé la plupart des cristaux liquides connus.

La découverte suscita énormément d'intérêt à l'époque, mais le faible potentiel pratique fit vite retomber l'attention qu'on y portait. Cette découverte fut aussi contestée par certains scientifiques qui pensaient que l'état nouvellement découvert était probablement une émulsion d'éléments solides et liquides voire des impuretés cristallines dans un liquide banal. Mais entre 1910 et 1930, les expériences concluantes, la découverte de nouveaux types de cristaux liquides, et les premières théories soutiennent le concept de cristaux liquides.

L'approche structurale - Georges Friedel (Fils de Charles Friedel, chimiste de renom, Georges Friedel (19 juillet 1865 à Mulhouse – 11 décembre 1933 à Strasbourg) grandit dans un milieu scientifique qui le marqua profondément.)

Georges Friedel

Dans les années qui ont suivi les travaux précurseurs de Lehmann, le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) des observations similaires a augmenté considérablement. Il devenait urgent de comprendre la véritable structure moléculaire des « cristaux liquides » ou des « liquides cristallins ». De vives polémiques ont opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits opposés lorsqu'ils sont insérés au même niveau, l'un en...) les partisans de phases homogènes à ceux pensant que le trouble était dû à la démixtion de substances chimiquement impures ou bien à une fusion incomplète de la phase cristalline. Fils du chimiste Charles Friedel, Georges Friedel (19 juillet 1865 Mulhouse – 11 décembre 1933 Strasbourg) est un minéralogiste et cristallographe français. Après Mallard, son maître, il adopta la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) de Auguste Bravais (Auguste Bravais (23 août 1811, Annonay - 30 mars 1863, Le Chesnay, France) fut un physicien français, réputé notamment pour ses travaux en cristallographie (cf. les réseaux de Bravais et les lois de Bravais).) et démontra la réalité physique de la loi qui porte son nom. Il a rassemblé ces travaux dans Les Groupements cristallins (1904) et dans ses Études sur la loi de Bravais (1907). En 1909, Georges Friedel assiste à une conférence de Lehmann à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne...). Entre 1909 et 1911, Friedel et Grandjean observent les liquides anisotropes de Lehmann (un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de substances organiques telles que le para-azoxyanisol et le para-azoxyphénétol) qui étaient alors très généralement désignés sous le nom de « cristaux liquides » et dont les propriétés avait été abondamment décrites. Cependant, on doit à Friedel la mise en évidence de propriétés physiques spéciales et très curieuses (optiques notamment), qui différencient les formes intermédiaires de la forme cristalline (Une forme cristalline est un ensemble de faces d'un cristal qui sont dans un rapport de symétrie.) et de la forme amorphe. Georges Friedel a été le premier à comprendre l'existence de ces nouveaux états de la matière, séparés des états liquide et solide cristallin par des transitions de phases. Ce fut en 1921, avec L. Royer, que Friedel reprend ses travaux sur les liquides anisotropes. Il décrit sa découverte dans sa publication intitulée « États mésomorphes de la matière », aux Annales de physique en 1922. Il y conclut à la modification structurelle et aux symétries différentes du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de...) entre les différentes phases.

Pour lui, la notion fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) est celle du caractère discontinu des transformations, dans lesquelles une substance passe d'une structure moléculaire à une autre. Ces formes sont dites mésomorphes.

« Ce qui caractérise les corps de Lehmann, ce n'est pas leur état plus ou moins fluide. Ce sont leurs structures, extrêmement particulières, d'un petit nombre, toujours les mêmes. Tout ce qui va suivre mettra en évidence, je l'espère, que les corps signalés par Lehmann constituent deux formes entièrement nouvelles de la matière, séparées sans aucune exception de la forme cristalline et de la forme amorphe (liquide isotrope) par des discontinuités, de même que la forme cristalline et la forme amorphe sont séparées entre elles, sans exception, par une discontinuité. »

L'ordre moléculaire diffère d'une phase à l'autre pour un même corps, l'observation met en évidence les défauts de la structure. Dans les nématiques, ils apparaissent comme des fils qui nagent dans le cristal liquide (Un cristal liquide est un état de la matière qui combine des propriétés d'un liquide conventionnel et celles d'un solide cristallisé. On exprime son...). Les molécules sont orientées en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer la...) parallèlement à une direction, sans qu'il y ait répartition en couches. Dans les smectiques, ils prennent une étonnante géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le...) de domaines focaux. Les molécules sont réparties en couches parallèles ; leur axe optique est normal au plan, et elles sont tournées d'un angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) quelconque autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) de cet axe. Si les cholestériques montrent des propriétés proches de celles des smectiques (coniques focales, couleurs chatoyantes), il les rapproche des nématiques tout en les distinguant. Dans les nématiques et les cholestériques, l'absence de diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut être...) aux rayons X montre que la distribution spatiale des molécules est quelconque. Mais ses expériences lui permettent d'interpréter les propriétés optiques des cholestériques comme étant dues à la dissymétrie des molécules sur leur axe (chiralité), ceci générant des défauts de torsion (La torsion est la déformation subie par un corps soumis à l'action de deux couples opposés agissant dans des plans parallèles.) dans la substance. Toutes ces interprétations remarquables sont nées de l'observation au microscope polarisant.

En référence aux défauts observés dans les fluides cristallins, il nomme cette phase « nématique » (du grec νῆμα, nêma, « fil »). Les cristaux liquides étant structurellement semblables aux formes que prend le savon (Le savon est un objet liquide ou solide composé de molécules amphiphiles composées de sels métalliques, spécifiquement d'hydroxyde de sodium ou d'hydroxyde de potassium, et d'acides gras.) en solution, cette phase est nommée « smectique » (du grec σμῆγμα, smêgma, « savon »).

« J'appellerai smectiques les formes, corps, phases, etc. du premier type (une partie des Fliessende Kr., Schleimig flüssige Kr. de Lehmann : liquides à coniques), parce que les savons, dans les conditions ordinaires de température, sont de ce groupe, et que les oléates de potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de l’arabe :...), en particulier, ont été les premiers corps de ce genre signalés. J'appellerai nématiques les formes, phases, etc. du second type (Flüssige Kr., Tropfbar flüssige Kr. de Lehmann : liquides à fils) à cause de discontinuités linéaires, contournées comme des fils, qui sont leurs caractères saillants. »

La même espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il existe...) chimique peut présenter, dans des domaines de température différents, des phases cristalline solide, smectique, nématique et liquide isotrope. Georges Friedel refusait le terme « cristaux liquides », il préférait « stases mésomorphes » ; mais le terme original est resté.

« Je désignerais sous ce nom (les états mésomorphes de la matière) les états particuliers que présentent les corps signalés par Lehmann à partir de 1889 sous le nom de cristaux liquides ou fluides cristallins. Sur la foi de ces dénominations, très malheureuses mais sans cesse répétées depuis trente ans, beaucoup de gens s'imaginent que les corps si curieux sur lesquels Lehmann a eu le grand mérite d'attirer l'attention, mais qu'il a eu tort de mal nommer, ne sont autre chose que des substances cristallisées, différant simplement de celle qui étaient antérieurement connues par leur degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) plus ou moins grand de la fluidité (La fluidité est la capacité d'un fluide à s'écouler sans résistance.). En fait, il s'agit de tout autre chose d'infiniment plus intéressant que ne seraient de simples cristaux plus ou moins fluides. »

Les travaux de Friedel et de ses collaborateurs ont permis de classifier le domaine des stases mésomorphes, et de les caractériser par leur structure.

Analogies magnétiques - Pierre Gilles de Gennes

Pierre-Gilles de Gennes (Pierre-Gilles de Gennes (24 octobre 1932 à Paris - 18 mai 2007 à Orsay, France) est un physicien français.) en 2006

Pierre-Gilles de Gennes (24 octobre 1932 Paris – 18 mai 2007 Orsay) est un physicien français. En 1968, au moment où deux chercheurs américains réalisent les premiers afficheurs à cristaux liquides sous l'effet d'une tension (La tension est une force d'extension.) électrique, un théoricien français, Pierre-Gilles de Gennes porte son intérêt sur le sujet. Il avait déjà travaillé sur le magnétisme (Le magnétisme est un phénomène physique, par lequel se manifestent des forces attractives ou répulsives d'un objet sur un autre, ou avec des charges électriques en...) et la supraconductivité (La supraconductivité (ou supraconduction) est un phénomène caractérisé par l'absence de résistance électrique et l'annulation du champ magnétique — l'effet Meissner —...). Le travail de de Gennes montre en particulier la stricte analogie qui existe entre certains changements d’état de cristaux liquides et un phénomène aussi éloigné en apparence que la transition d’un métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le...) de son état normal à un état supraconducteur. Il précise le comportement des cristaux liquides et prédit de nouvelles phases : de même qu'un métal supraconducteur de deuxième espèce en champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie en tout...), la phase smectique A* (dans cette phase, les molécules sont chirales (symbole *), disposées en couches et perpendiculaires au plan des couches (symbole A)) devient nématique chirale (id. cholestérique) au-dessus d'une température critique. Cette approche a profondément influencé le développement moderne de la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour...) des cristaux liquides. La phase smectique A* sera observée en 1989. Il a obtenu le prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il récompense des figures scientifiques...) 1991 pour avoir découvert que les méthodes développées pour l'étude des phénomènes d'ordre dans les systèmes simples peuvent être généralisées à des formes plus complexes de la matière, en particulier aux cristaux liquides et aux polymères.

Premières applications

Structure chimique du N-(4-Methoxybenzylidene)-4-butylaniline (MBBA).

Pendant plusieurs décennies, les cristaux liquides n'ont été qu'un sujet d'études théoriques, une des raisons principales étant la gamme en température d'existence des mésophases trop haute pour des applications commerciales.

En 1969, Hans Kelker est parvenu à synthétiser une substance possédant une phase nématique à température ambiante : le MBBA, qui est l'un des principaux sujets de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) dans le domaine des cristaux liquides. L'étape suivante vers la commercialisation d'afficheurs à cristaux liquides a été la synthèse par George Gray en 1973 d'autres substances chimiquement stables possèdent des points de fusion bas : les cyanobiphényles.

En 1968, George H. Heilmeier, un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur...) de la RCA (Radio Corporation of America), met au point le premier dispositif d'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part entière sans contexte rédactionnel. Panneaux...) à base de cristaux liquides. Il faut encore attendre cinq ans pour que la mise au point d'une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) stable, le Twisted nematic, utilisant le biphényle (Le biphényle (également nommé 1,1-biphényle, diphényle et phénylbenzène) est un hydrocarbure aromatique de formule brute C12H10. Il se présente sous la forme d'un...) permette la mise en vente du premier dispositif grand public, une montre par Seiko. Aujourd'hui, le terme de cristal liquide recouvre l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...) des mésophases. L'application principale de ces matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) reste l'affichage des informations sur écrans plats ou miniatures. Presque toutes les substances mésogènes utilisées ont été obtenues par voie de synthèse.

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