Otto Lehmann (fizician)

Otto Lehmann în jurul anului 1907 în laboratorul său de la TH Karlsruhe

Otto Lehmann (născut la 13 ianuarie 1855 la Konstanz , † la 17 iunie 1922 la Karlsruhe ) a fost un fizician german și tată spiritual al cercetării cristalelor lichide .

Intalnirile vietii

Lehmann a studiat științele naturii la Universitatea din Strasbourg între 1872 și 1877 și apoi și- a făcut doctoratul sub Paul Heinrich von Groth , fondatorul Zeitschrift für Mineralogie und Kristallographie (1877), despre izomerism fizic ( izomerii sunt molecule cu aceeași formulă sumară, dar structură diferită). Mai întâi a fost profesor de fizică , matematică și chimie la școala medie din Mulhouse din Alsacia , înainte de a deveni lector de fizică la 1 octombrie 1883 la Kgl. A fost angajată Universitatea Tehnică din Aachen .

În 1888 Lehmann a fost numit profesor de inginerie electrică la Kgl. Politehnica saxonă a chemat la Dresda . Dar doar un an mai târziu a devenit succesorul lui Heinrich Hertz la Institutul de Fizică al Universității Tehnice din Karlsruhe, cu o funcție didactică pentru fizică și inginerie electrică. A rămas asociat cu această universitate, al cărei rector era în 1900 și 1901, până la sfârșitul vieții sale, în 1922.

După 1912, Lehmann a fost nominalizat de mai multe ori la Premiul Nobel, dar nu l-a primit niciodată. În 1891 a fost ales membru al Leopoldinei . În 1909 a devenit membru asociat al Academiei de Științe din Heidelberg și în decembrie 1912 membru corespondent al Academiei de Științe din Paris. Lehmann a fost membru de onoare al fraternității Karlsruhe Tulla .

Fiul său Karl Otto (1903–1976) a studiat ingineria electrică la Karlsruhe și ulterior a devenit profesor acolo.

Cristale lichide

Opera vieții științifice a lui Lehmann poate fi rezumată cu titlul operei sale majore publicată la Leipzig în 1904 : Cristale lichide . Din anii 1870, Lehmann a investigat în mod sistematic creșterea cristalelor și modificările modificărilor substanțelor cristaline. Printre altele, a folosit un microscop de cristalizare pe care l-a dezvoltat în 1877 și l-a îmbunătățit în 1884 și 1890 . De asemenea, el a folosit acest microscop pentru a examina structura internă a corpurilor. Fizica sa moleculară , publicată la Leipzig în 1888/89, rezumă întreaga cunoaștere a fizicii materiei din acel moment. Lehmann a arătat, printre altele, „că dacă cineva depășește limita elastică cu forțele care acționează asupra unui corp solid, apar schimbări de formă ale corpului, pe care le considerăm în esență ca o depășire a rigidității, ca un flux lent similar cu flux de cutie lichidă. "El observase deja în 1877 că" modificarea vâscoasă a argintului iodat poate avea o formă octaedrică ".

În 1888, botanistul și chimistul austriac Friedrich Reinitzer (1857-1927) de la Universitatea Tehnică Germană din Praga a raportat că, atunci când două substanțe au fost încălzite și apoi răcite în lumină polarizată, el a observat fenomene de culoare magnifice și apariția simultană a cristalelor și a topiturii amorfe masa. Reinitzer descoperise benzoatul de colesterol și a constatat că această substanță ciudată se topește la 145 ° C, dar devine doar un lichid limpede la temperaturi peste 179 ° C. La temperaturi peste 145 ° C și sub 179 ° C, țesătura arată tulbure și lăptoasă. Lehmann a examinat aceste așa-numitele preparate Reinitzer și a descoperit că benzoatul de colesterol și iodul de argint pe care îl investiga au, de asemenea, o a treia fază între lichid și solid și prezintă un comportament identic în această fază intermediară, cum ar fi birefringența puternică la microscopul de polarizare . Lehmann a început cu investigarea sistematică a substanțelor și a găsit ulterior mai mult de 100 de substanțe cu un comportament similar. Lehmann a numit aceste substanțe „cristale curgătoare”.

În 1891 Lehmann a fondat analiza cristalelor numită după el . El a comparat un compus cunoscut cu cel investigat pentru proprietăți identice. Pentru aceasta a folosit microscopul de cristalizare pe care l-a construit. Potrivit lui Lehmann, corpurile cristaline diferă de corpurile amorfe prin faptul că corpurile amorfe nu au direcție de creștere. În 1904 Lehmann și-a publicat lucrarea Cristale lichide ca rezumat al rezultatelor cercetării sale . Până la moartea sa în 1922, cristalele lichide au rămas o temă centrală a cercetărilor sale. Cu acest subiect, Otto Lehmann a părăsit un capitol din fizică care a fost aproape complet cercetat pentru acea vreme. Dar inițial nu a existat nicio aplicație tehnică pentru fenomenele pe care le-a descoperit. „Cristalele lichide” și descoperitorul lor au fost mai mult sau mai puțin uitate timp de aproape șaizeci de ani.

LCD

Abia la sfârșitul anilor 1960 oamenii au început să lucreze intens cu cristalele lichide ale lui Lehmann. În 1971, compania chimică elvețiană F. Hoffmann-La Roche a produs primele prototipuri de afișaje cu cristale lichide pe baza principiului celulei rotative nematice ( LCD = Liquid Crystal Display ) cu cristale lichide organice ( celula Schadt-Helfrich . Cristalele lichide sunt caracterizate prin faptul că se află într-un interval de temperatură (aproximativ −20 ° C până la +70 ° C) între lichidul normal și faza solidă există o stare lichidă în care moleculele acestor substanțe sunt în cel puțin o direcție spațială ( faza nematică) sau suplimentar în straturi ( faza smectică sau colesterică . Straturile individuale pot fi mutate și rotite una față de cealaltă și în interiorul lor. Întregul acestor faze dintre lichidul izotrop și solid se numește mezofază . Ca și într-un cristal, ordinea moleculele de aici duc la efecte optice (birefringența, polarizarea luminii etc.) Cu ajutorul ecranului LCD, fluxul molecular este generat prin aplicarea câmpurilor electrice Structura mezofazei este influențată în așa fel încât refracția luminii cristalului lichid se schimbă reversibil, adică cristalul lichid revine la starea inițială după ce câmpul electric a fost oprit. Acest comportament are un efect optic în lumina polarizată, de exemplu, ca contrast de luminozitate, ceea ce face posibilă afișarea numerelor sau literelor. Avantajul acestui afișaj cu cristale lichide este puterea electrică extrem de redusă în intervalul de câțiva µW / cm², necesară pentru a acționa un astfel de afișaj. După ce problemele rezultate din controlul electric în așa-numitele „afișaje matrice pasive” (de exemplu, contrast scăzut, zonă redusă de vizionare, timpi lungi de comutare) au fost rezolvate prin controlul matricei active , au apărut afișajele cu cristale lichide în mijloc ca aplicație tehnică în ceasurile digitale . Acum sunt utilizate pe scară largă în toate tipurile de aplicații tehnice. Sunt ieftine și cu greu necesită energie electrică. În funcție de modul în care își creează imaginile sau pixelii respectivi (= elemente de imagine ), se face distincția între TN (= Twisted Nematic ) -, STN (= Super Twisted Nematic ) -, D-STN (= Double Super Twisted Nematic) ) - Afișează sau așa-numitele afișaje TFT (= Thin Film Transistor ). Cu TFT-LCD-uri, fiecare pixel este controlat de propriul tranzistor .

Fundația Otto Lehmann

Din 1998, o fundație Otto Lehmann a acordat un premiu numit după importantul fizician pentru promovarea muncii științifice de către tineri profesioniști în domeniul afișajelor cu cristale lichide. Avansul și răspândirea triumfătoare a computerelor portabile în format notebook cu afișaje cu cristale lichide și faptul că astăzi aproape orice mașină, dispozitiv electric sau aplicație tehnică nu poate face fără un LCD este dovada cea mai evidentă a enormei importanțe tehnice și economice a descoperirilor lui Otto Lehmann. .

Lucrări

• Aparat fizic auto-fabricat . 1885. Leipzig 
• Fizica moleculară . 2 volume (1888/89). Leipzig. 
• Analiza cristalelor . Leipzig 1891. 
• Electricitate și lumină . 1895. Braunschweig 
• Cristale lichide . Leipzig 1904. 
• Cristalele aparent vii . 1907. Esslingen 
• Cei mai importanți termeni și legi ale fizicii . Berlin 1907. 
• Microscopul de cristalizare și descoperirile făcute cu el, în special cele ale cristalelor lichide. Din Festschrift of the Fridericiana pentru a 53-a aniversare a Sr. Königl. Alteța Marelui Duce Friedrich II de Baden . Vieweg, Braunschweig 1910. 
• Cristalele lichide și viața lor aparentă. Rezultatele cercetării prezentate într-un film . Voss, Leipzig 1921. 

literatură

• Peter M. Knoll, Hans Kelker: Otto Lehmann - cercetător al cristalelor lichide. O biografie cu scrisori către Otto Lehmann . Publicație privată, Ettlingen 1988. 
• Klaus Ricking: Otto Lehmann - Cristale lichide și viața lor aparentă . În: Peter Johannes Droste (Ed.): Fabricat în Aachen. Contribuții la istoria tehnică, economică și socială regională . Aachen 2000, p. 56-59 . 
• Timothy J. Sluckin, David A. Dunmur, Horst Stegemeyer (eds.): Cristale care curg. Hârtii clasice din istoria cristalelor lichide . Taylor & Francis, Londra / New York 2004, ISBN 0-415-25789-1 . 

Link-uri web

• Fundația Otto Lehmann
• Literatură de și despre Otto Lehmann în catalogul Bibliotecii Naționale Germane

Dovezi individuale

1. ^ Lista membrilor din 1666: Scrisoarea L. Académie des sciences, accesată la 11 ianuarie 2020 (franceză). 
2. ↑ Karlsruhe Burschenschaft Tulla 1893-1993 . Karlsruhe 1993 p. 29
3. ↑ Otto Lehmann: Cristale lichide: precum și plasticitatea cristalelor în general, rearanjări moleculare și modificări ale stării de agregare . Wilhelm Engelmann, Leipzig 1904 ( previzualizare limitată în căutarea de carte Google). 
4. ↑ Detalii de la Gerhard H. Buntz: Afișaje cu cristale lichide nematice răsucite (TNLCD) - O invenție de la Basel merge în jurul lumii. (PDF) (Nu mai este disponibil online.) În: „Informații” nr. 118 de la INTERNATIONALEN TREUHAND AG, Basel. Octombrie 2005, arhivat din original la 9 mai 2006 .; Adus la 1 ianuarie 1970