IŞIK SAÇILMASI

Sıvı kristaller, olağan sıvılardan farklı olarak anizotropiye sahip olmaları nedeniyle fizikte çok önemli bir yere  sahiptirler.Sahip oldukları bu anizotropi sayesinde, sıvı kristaller, tıpta, elektronikte….vs birçok uygulama alanı bulmuştur. Özellikle günümüzde sıvı kristal ekranların (LCD) ve dizüstü bilgisayarların yaygınlaşması ve sıvı kristallerin de bu teknolojinin temelini oluşturması nedeniyle sıvı kristalik yapılar bilim çevrelerince ilgi duyulan bir konu haline gelmiştir. Bu nedenle sıvı kristal uygulamaları daha verimli kılabilmek amacıyla çalışmalar tüm dünyada sürdürülmektedir.

       Bu araştırmaların bir kısmı da sıvı kristal molekülleri dış bir elektrik alan vasıtasıyla kontrol edebilme amaçlıdır. Olağan sıvı moleküllerin yapı içinde rastgele yönelmelerine karşılık sıvı kristal moleküller spesifik bir yönde yönelirler.  Sıvı kristal moleküllerin spesifik bir yönde yönelimleri moleküller arası dipol etkileşmelerden meydana gelir. Sıvı  kristalleri dış bir elektrik alanla yönlendirebilmek için moleküller arası etkileşmeleri yenecek kadar bir iş yapmak gerekir. Sistem bir kütle-yay modellemesiyle ele alındığında sıvı kristal moleküllerin dış bir kuvvetle kontrol edilebilmesi için  sıvı kristalin elastik özelliklerinin belirlenmesi gerektiği ortaya çıkmaktadır. Sıvı kristal ekranlar üzerine yapılan çalışmalar göstermiştir ki molekülleri kontrol edebilmek için gerekli olan eşik voltajı sıvı kristal malzemenin visko-elastik özellikleriyle doğrudan ilgilidir.

          Nematik sıvı kristal moleküllerinin hücre içinde referans yüzeyler arasında yönelime zorlanması, sıvı kristalin hacmi içinde deformasyonun meydana gelmesine sebep olur (Şekil 1).

Burada  sırasıyla K₁₁ açılma (splay) deformasyonu, K₂₂ burulma (twist) deformasyonu ve K₃₃ eğilme (bend) deformasyonunu ifade eden sabitlerdir.

        Nematik sıvı kristallerin belirgin optik özelliklerinden biri, üzerlerine düşen ışığı şiddetle saçılmaya uğratmalarıdır. Işık saçılması olayı, n₀ denge konumu etrafındaki n(r,t) sıvı kristalin yön vektöründe meydana gelen dalgalanmalar ile açıklanabilir. Yön vektörünün termal salınım hareketleri ortamın kırılma indisinde büyük değişimlere, bu ise izotropik sıvılarınkinden 10⁶ kez daha büyük bir kuvvetli ışık saçılmasına neden olmaktadır. Orsay sıvı kristal grubu tarafından, saçılan ışık şiddeti ve spektrumunu açıklamak için geliştirilen teoride, yön vektörü dalgalanmalarının küçük ve sönümlü olması durumunda, lineer hidrodinamik relaksasyon denklemleri ile ifade edilebileceği ve

Uygun polarizasyon koşulları,  uygun saçılma açısı ve  yön vektörünün uygun yönelimi  seçilerek her bir modda bulunan bu iki tür deformasyonu birbirinden ayırmak mümkündür. Bunu gerçekleştirebilmek için 2 farklı saçılma geometrisi kullanılabilir.

       Birinci geometride  planar yönelmiş sıvı kristal hücre  saçılma düzlemine dik yerleştirilir. Hücreye gelen ışın yön vektörüne paralel bir şekilde  polarize, saçılan ışın ise saçılma düzleminde polarize olmalıdır. Bu durumda sadece açılma(splay) ve sadece burulma(twist) tür mod içeren yön vektörü dalgalanmaları  elde edilebilir. Belirli bir sfesifik açıda, sadece açılma türü mod içeren dalgalanmaların analizi ile sıvı kristalin visko-elastik özellikleri incelenebilir.

      İkinci geometride ise birinciden faklı olarak yön vektörü saçılma düzlemine paralel yönelmiştir. Bu durumda ise dalgalanmalar sadece bükülme ve eğilme (twist-bend) modlarını içerir. Spesifik açılarda bu dalgalanmalar biribirinden ayırt edilerek sadece eğilme modlarınıiçeren dalgalanmalardan kaynaklanan ışık saçılması gözlenmektedir.

Relaksasyon zamanının saçılan ışığın açısına bağlı ölçümleri sonucu   oranı hesaplanabilmektedir.