20年前,“呼機(jī)、手機(jī)、商務(wù)通,一個都不能少”,是商務(wù)人士的標(biāo)配。
20年后,“大屏、小屏、液晶屏,屏屏環(huán)繞”,我們已經(jīng)習(xí)慣于屏幕的包圍。可是說是無屏不歡,有屏千里來相會,無屏對面不相逢。
而在這所有屏幕中,液晶屏是目前應(yīng)用最為廣泛的。電視、電腦、手機(jī)、平板、大屏幕顯示,只要需要顯示的地方,都閃爍著液晶的光芒。
但往往最熟悉的也是最陌生的,雖然你每天離不開液晶,但你知道液晶是誰發(fā)現(xiàn)的嗎?又是誰起的這個名字?被發(fā)現(xiàn)之后,為什么長達(dá)半個多世紀(jì)沒有被應(yīng)用呢?今天我們就來扒一扒。
說到液晶,我們就不得不涉及一個十分晦澀難記的詞匯——苯甲酸膽固醇脂(Cholesteryl benzoate),又稱安息香酸膽固醇脂或膽甾醇苯甲酸酯。
這是一種是由苯甲酸(安息香酸)與膽固醇形成的酯類有機(jī)化合物。在常溫下為白色結(jié)晶固體。
這種物質(zhì)會用在哪里呢?
如果你是女士,注意一下你的化妝品或護(hù)膚品的成分表,有一些里面會標(biāo)注“苯甲酸酯類”,很有可能就應(yīng)用了這種物質(zhì)。
它的作用是什么呢?防腐!
別害怕,防腐并不都是不好的,只要正規(guī)廠家出的,可以安全使用。

那么苯甲酸膽固醇脂與液晶又有什么關(guān)系呢?這需要涉及到一個人——奧地利的植物學(xué)家弗里德里希·萊尼澤(Friedrich Reinitzer, 1857-1927)。
1888年,31歲的萊尼澤為了研究膽固醇在蔬菜里的功能,使用苯甲酸膽固醇脂進(jìn)行實驗。在加熱時,發(fā)現(xiàn)了一個他從未見過的奇怪現(xiàn)象。
什么現(xiàn)象呢?
就是苯甲酸膽固醇脂在被加熱到145.5℃時,原本的固體形態(tài)會出現(xiàn)熔化,變成半透明的乳白色濁稠狀液體。再繼續(xù)加熱到178.5℃時,白濁的液體又會變成透明的液體。剛開始,萊尼澤以為是雜質(zhì)在作怪,經(jīng)反復(fù)檢查,排除了這種可能。
之后,萊尼澤又將苯甲酸膽固醇脂進(jìn)行了反向?qū)嶒灐⒁簯B(tài)透明的苯甲酸膽固醇脂冷卻。當(dāng)降溫時,發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)先變?yōu)樗{(lán)色,然后是濁稠狀,進(jìn)一步降溫,又變?yōu)樽仙詈蟪蔀榘咨腆w。
這意味著什么呢?
意味著苯甲酸膽固醇脂有兩個熔點。
對于這種現(xiàn)象,萊尼澤百思不得其解。查閱了很多資料,也沒有獲得答案。后來他打聽到德國的物理學(xué)家奧托·雷曼(Otto Lehmann, 1855-1922),在晶體學(xué)方面很有研究,或許可以解答這個困惑。
于是就給雷曼寫了一封長達(dá)16頁的信,詳細(xì)記錄了他所觀察到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。
大家注意到,我們又引入了一個人物——奧托·雷曼。這是一個重要人物,后人稱他為“液晶之父”。這個稱號能夠獲得,與萊尼澤的來信緊密相關(guān)。

雷曼是一個物理學(xué)家,1855年出生在德國,受從事自然科學(xué)工作的父親的影響,從小就對晶體產(chǎn)生了濃厚興趣。一直到大學(xué)畢業(yè)后,攻讀博士學(xué)位時,研究方向也是晶體。
為了便于研究,他發(fā)明了晶體顯微鏡。用這種顯微鏡他首次觀察到了固態(tài)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的液晶化現(xiàn)象。可以說,奧托·雷曼是當(dāng)時對晶體研究最為深入的專家之一。
這么說來,萊尼澤是找對人了?
在接到萊尼澤的來信后,雷曼也很好奇,著手進(jìn)行了實驗,結(jié)果與萊尼澤信中的描述相同。

同時雷曼還發(fā)現(xiàn)了雙折射效應(yīng),即當(dāng)苯甲酸膽固醇脂處于兩個熔點之間時,用光照射,會產(chǎn)生兩條折射光線。
這是晶體特有的現(xiàn)象,晶體具有各向異性的特性,就是在不同方向上觀察,會得到不同的觀察結(jié)果。既然苯甲酸膽固醇脂存在雙折射,那么它應(yīng)該屬于晶體。
但是在人們的印象中,晶體應(yīng)該都是固態(tài)的,比如水晶、鉆石,可是苯甲酸膽固醇脂,怎么固態(tài)、液態(tài)和中間態(tài)都有呢?
同時雷曼還發(fā)現(xiàn)了雙折射效應(yīng),即當(dāng)苯甲酸膽固醇脂處于兩個熔點之間時,用光照射,會產(chǎn)生兩條折射光線。
這是晶體特有的現(xiàn)象,晶體具有各向異性的特性,就是在不同方向上觀察,會得到不同的觀察結(jié)果。既然苯甲酸膽固醇脂存在雙折射,那么它應(yīng)該屬于晶體。
但是在人們的印象中,晶體應(yīng)該都是固態(tài)的,比如水晶、鉆石,可是苯甲酸膽固醇脂,怎么固態(tài)、液態(tài)和中間態(tài)都有呢?

也就是說,苯甲酸膽固醇脂在一定溫度下,盡管失去了固態(tài)物質(zhì)的剛性,卻獲得了液體的流動性,并保留著部分晶態(tài)物質(zhì)分子的各向異性有序排列,形成一種兼有晶體和液體的部分性質(zhì)的中間態(tài)。
這種中間態(tài)是之前的晶體所沒有發(fā)現(xiàn)的,但由于具有晶體的顯著特征,雷曼依然認(rèn)定苯甲酸膽固醇脂是晶體,是一種特殊的晶體。雷曼把它形象的稱為“液晶”(Liquid Crystal)。
后來,雷曼還發(fā)現(xiàn)了許多與苯甲酸膽固醇脂同樣特性的物質(zhì)。1889年的8月,雷曼將研究成果撰寫成標(biāo)題為《流動的晶體》的論文,引起了科學(xué)界的的高度關(guān)注。
由于雷曼首次提出了“液晶”概念,以及對此進(jìn)行了深入研究。因此被后人尊稱為“液晶之父”,并由此多次獲得諾貝爾獎提名。
但這樣一個偉大的發(fā)現(xiàn),在雷曼有生之年卻沒能獲得實際應(yīng)用。為什么呢?
因為按照當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平,真的不知道該怎么用?往哪用?直到20世紀(jì)60年代末,人們才重新開始研究液晶,苯甲酸膽固醇脂也就成為了合成液晶的一種材料。1968年,美國RCA公司研發(fā)出了世界上第一塊液晶顯示屏,這時距離發(fā)現(xiàn)液晶已經(jīng)半個多世紀(jì)了。