Techniklexikon

Fredericks-Effekt

Festkörperphysik, Entstehung makroskopischer Ordnungsstrukturen in einem zwischen zwei Grenzflächen eingeschlossenen Flüssigkristall bei Anlegen eines äusseren (elektrischen oder magnetischen) Feldes. Der Fredericks-Effekt ist auf die konkurrierenden Effekte der parallelen Orientierung der Flüssigkeitskristallmoleküle entlang der Grenzfläche und der senkrecht dazu wirkenden äusseren Kraft zurückzuführen. Zwei solcher Strukturen sind in Abb. 1 dargestellt. Diese lokale Verzerrung der elektrischen oder magnetischen Momente entsteht erst, wenn die Stärke des äusseren Feldes eine materialabhängige kritische Feldstärke überschreitet. Dieses kritische Feld ist - bei geeignet gewählter Geometrie der Anordnung - eine Funktion der elastischen Konstanten. Dieser Übergang wird Fredericks-Übergang genannt, (Abb. 2). Der Fredericks-Übergang kann mit Hilfe von Polarisationsfiltern sichtbar gemacht werden und so zur experimentellen Bestimmung der elastischen Konstanten von Flüssigkristallen herangezogen werden (Orientierungsdeformation).

Fredericks-Effekt 1: Ordnungsphänomene in diamagnetischen kristallinen Flüssigkeiten als Folge konkurrierender äusserer und innerer Kräfte. Die Aufnahmen entstanden mit polarisiertem Licht.

Fredericks-Effekt 2: Entstehung makroskopischer Strukturen in einer nematischen Flüssigkeit bei Anlegen eines äusseren magnetischen Feldes oberhalb einer kritischen Feldstärke B_cr (ca. 0,1-0,5 Tesla). Die Pfeile zeigen die Richtung des Magnetfeldes B.