20年前,“呼機、手機、商務通,一個都不能少”,是商務人士的標配。
20年后,“大屏、小屏、液晶屏,屏屏環繞”,我們已經習慣于屏幕的包圍。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,液晶屏是目前應用最為廣泛的。電視、電腦、手機、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現的嗎?又是誰起的這個名字?被發現之后,為什么長達半個多世紀沒有被應用呢?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化合物。在常溫下為白色結晶固體。
這種物質會用在哪里呢?
如果你是女士,注意一下你的化妝品或護膚品的成分表,有一些里面會標注“苯甲酸酯類”,很有可能就應用了這種物質。
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系呢?這需要涉及到一個人——奧地利的植物學家弗里德里希·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行實驗。在加熱時,發現了一個他從未見過的奇怪現象。
什么現象呢?
就是苯甲酸膽固醇脂在被加熱到145.5℃時,原本的固體形態會出現熔化,變成半透明的乳白色濁稠狀液體。再繼續加熱到178.5℃時,白濁的液體又會變成透明的液體。剛開始,萊尼澤以為是雜質在作怪,經反復檢查,排除了這種可能。
之后,萊尼澤又將苯甲酸膽固醇脂進行了反向實驗。將液態透明的苯甲酸膽固醇脂冷卻。當降溫時,發現這種物質先變為藍色,然后是濁稠狀,進一步降溫,又變為紫色,最后成為白色固體。
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家奧托·雷曼(Otto Lehmann, 1855-1922),在晶體學方面很有研究,或許可以解答這個困惑。
于是就給雷曼寫了一封長達16頁的信,詳細記錄了他所觀察到的現象和數據。
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。

雷曼是一個物理學家,1855年出生在德國,受從事自然科學工作的父親的影響,從小就對晶體產生了濃厚興趣。一直到大學畢業后,攻讀博士學位時,研究方向也是晶體。
為了便于研究,他發明了晶體顯微鏡。用這種顯微鏡他首次觀察到了固態物內部結構的液晶化現象。可以說,奧托·雷曼是當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,著手進行了實驗,結果與萊尼澤信中的描述相同。

同時雷曼還發現了雙折射效應,即當苯甲酸膽固醇脂處于兩個熔點之間時,用光照射,會產生兩條折射光線。
這是晶體特有的現象,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果。既然苯甲酸膽固醇脂存在雙折射,那么它應該屬于晶體。
但是在人們的印象中,晶體應該都是固態的,比如水晶、鉆石,可是苯甲酸膽固醇脂,怎么固態、液態和中間態都有呢?
同時雷曼還發現了雙折射效應,即當苯甲酸膽固醇脂處于兩個熔點之間時,用光照射,會產生兩條折射光線。
這是晶體特有的現象,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果。既然苯甲酸膽固醇脂存在雙折射,那么它應該屬于晶體。
但是在人們的印象中,晶體應該都是固態的,比如水晶、鉆石,可是苯甲酸膽固醇脂,怎么固態、液態和中間態都有呢?

也就是說,苯甲酸膽固醇脂在一定溫度下,盡管失去了固態物質的剛性,卻獲得了液體的流動性,并保留著部分晶態物質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的中間態。
這種中間態是之前的晶體所沒有發現的,但由于具有晶體的顯著特征,雷曼依然認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,雷曼還發現了許多與苯甲酸膽固醇脂同樣特性的物質。1889年的8月,雷曼將研究成果撰寫成標題為《流動的晶體》的論文,引起了科學界的的高度關注。
由于雷曼首次提出了“液晶”概念,以及對此進行了深入研究。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現,在雷曼有生之年卻沒能獲得實際應用。為什么呢?
因為按照當時的科學技術發展水平,真的不知道該怎么用?往哪用?直到20世紀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公司研發出了世界上第一塊液晶顯示屏,這時距離發現液晶已經半個多世紀了。