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quelli tradizionali di tipo elettrico sono innumerevoli:
i) immuntà da interferenze elettromagnetiche
in quanto il segnale è ottico; ii) isolanti e
quindi possono essere inseriti o incollati sui metalli
senza particolari precauzioni di tipo elettrico
e non conducono elettricità prodotta ad esempio
da fulmini; iii) ridottissimo ingombro essendo integrati
all’interno della fibra ottica; iv) notevole
stabilità ed affidabilità che rende superflua ogni
ricalibrazione del sistema di misura nel tempo,
ciò grazie al principio di misura che è di tipo spet-
Cristalli liquidi, una strana coppia di parole,
ma allo stesso tempo affascinante!
A scuola ci hanno insegnato che la
materia si presenta in tre possibili stati,
gassoso, liquido o solido. Dal 1888 sappiamo
che non è più così, quando il botanico austriaco
Friedrich Reinitzer osservò al microscopio
che l’estere benzoico del colesterolo presentava
due temperature di fusione.
Tra queste due temperature vicine tra loro ma
ben distinte la sostanza osservata da Reinitzer dava
luogo ad effetti ottici al microscopio che sono tipici
di entrambi le fasi liquida e solida, pertanto per
quello strano stato della materia, che sussisteva in
un intervallo di temperatura di pochi gradi centigradi,
venne coniato il termine di “fase liquido cristallina”.
Più tardi si scoprì che numerose altre sostanze
organiche possono esistere in una sequenza
di fasi intermedie (o fasi mesomorfiche o mesofasi)
tra quella liquida e quella solida, come la fase
nematica e varie fasi smectiche (dal greco “smegma”
che significa “sapone” le cui proprietà meccaniche
sono simili a certi cristalli liquidi) come mostrato
nella figura. Le molecole organiche che
compongono i cristalli liquidi, di forma generalmente
allungata simile a dei bastoncini, dette anche
molecole calamitiche, si aggregano in modo
più ordinato che nei liquidi quasi come nei solidi.
D’altro canto come i liquidi, i cristalli liquidi hanno
bisogno di un “recipiente” che ne possa contenere
una determinata quantità.
Dalla fase liquida l’ordine delle molecole cresce
diminuendo la temperatura in un intervallo termico
generalmente di pochi gradi centigradi, dando
luogo alle varie fasi liquido cristalline, fino a rag-
le nuove tecnologie fotoniche
trale; v) una sola fibra può monitorare un elevato
numero di punti della struttura, trattandosi di un
sensore distribuito o collegando in serie diversi
sensori quasi distribuiti (multiplexing), cosa che
consente una notevole semplificazione dei cablaggi
per il trasporto del segnale, vi) buona resistenza
in ambienti aggressivi ed alla corrosione,
vii) utilizzabili anche a temperature di 400-500 °C.
I cristalli liquidi: la tecnologia
dello stato delicato della materia
novembre 2003
Andrea Fellegara
Michele A. Caponero
Antonio Paolozzi
giungere la struttura ordinata e rigida tipica dei solidi.
La tecnologia degli schermi a cristallo liquido
(o LCD: Liquid Crystal Display) ha conosciuto una
notevole evoluzione grazie alla produzione di sostanze
in cui la fase liquido cristallina nematica esiste
su un intervallo di temperature molto ampio
tra 0°C e oltre 60°C, rendendo possibile l’utilizzo
dei cristalli liquidi nella vita quotidiana in dispositivi
come gli orologi da polso che potessero funzionare
nella maggior parte del globo terrestre.
Oltre che negli orologi gli schermi a cristallo
liquido sono oggi molto diffusi in monitor di
computer, display di bilance elettroniche, computer
palmari, navigatori per auto, video giochi
e in tanti altri sistemi elettronici. Gli schermi
piatti a cristallo liquido sono anche in grado di
riprodurre immagini televisive, con milioni di
colori con le stesse prestazioni dei vecchi ed ingombranti
schermi basati su tubi a raggi catodici
(CRT: Cathodic Ray Tubes).
Ma come funziona uno schermo a cristallo liquido?
Il principio di funzionamento è basato
sulle proprietà delle molecole liquido-cristalline
di interagire con la luce. Per poter sfruttare questa
proprietà ai fini di realizzare un display, il
cristallo liquido è racchiuso in una cella costituita
da diversi elementi come riportato nella figura
della pagina seguente, dove è riportato sia il
principio di funzionamento che la struttura di
una cella a cristallo liquido nematico ritorto (o
TN: Twisted Nematic) utilizzata per realizzare la
maggior parte degli LCD dei computer portatili.
Uno schermo piatto è costituito da una coppia
di lastre di vetro distanziate tra loro di pochi
micron (ovvero pochi millesimi di millimetro) a
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