Otto Lehmann (físico)

Otto Lehmann por volta de 1907 em seu laboratório no TH Karlsruhe

Otto Lehmann (nascido em 13 de janeiro de 1855 em Konstanz , † 17 de junho de 1922 em Karlsruhe ) foi um físico alemão e pai espiritual da pesquisa de cristal líquido .

Datas de vida

Lehmann estudou ciências naturais na Universidade de Estrasburgo entre 1872 e 1877 e, em seguida, fez seu doutorado com Paul Heinrich von Groth , o fundador do Zeitschrift für Mineralogie und Kristallographie (1877), em isomerismo físico ( isômeros são moléculas da mesma fórmula de soma, mas de estrutura diferente). Primeiro ele foi professor de física , matemática e química na escola secundária de Mulhouse na Alsácia , antes de se tornar professor de física em 1 de outubro de 1883 no então Kgl. Universidade Técnica de Aachen foi empregada.

Em 1888, Lehmann foi nomeado professor de engenharia elétrica no Kgl. Politécnico saxão chamado para Dresden . Porém, apenas um ano depois, ele se tornou o sucessor de Heinrich Hertz no Instituto de Física da Universidade Técnica de Karlsruhe, com uma posição de professor de física e engenharia elétrica. Permaneceu associado a esta universidade, de cujo reitor foi em 1900 e 1901, até o final de sua vida em 1922.

Depois de 1912, Lehmann foi nomeado várias vezes para o Prêmio Nobel, mas nunca o recebeu. Em 1891 foi eleito membro da Leopoldina . Em 1909 ele se tornou um membro associado da Academia de Ciências de Heidelberg e em dezembro de 1912 um membro correspondente da Académie des Sciences em Paris. Lehmann era um membro honorário da fraternidade Karlsruhe Tulla .

Seu filho Karl Otto (1903–1976) estudou engenharia elétrica em Karlsruhe e mais tarde tornou-se professor lá.

Cristais líquidos

O trabalho da vida científica de Lehmann pode ser resumido com o título de sua obra principal publicada em Leipzig em 1904 : Cristais líquidos . Desde a década de 1870, Lehmann tem investigado sistematicamente o crescimento do cristal e as mudanças de modificação em substâncias cristalinas. Entre outras coisas, ele usou um microscópio de cristalização que desenvolveu em 1877 e melhorou em 1884 e 1890 . Ele também usou este microscópio para examinar a estrutura interna dos corpos. Seu Molecular Physics , publicado em Leipzig em 1888/89, resume todo o conhecimento da física da matéria naquela época. Lehmann mostrou, entre outras coisas, “que se formos além do limite elástico com as forças atuando sobre um corpo sólido, ocorrem mudanças na forma do corpo que são vistas essencialmente como superação da rigidez, como um fluxo lento semelhante ao fluxo de líquido pode. ”Ele já havia observado em 1877 que a“ modificação viscosa da prata iodada pode ter uma forma octaédrica ”.

Em 1888, o botânico e químico austríaco Friedrich Reinitzer (1857–1927) da Universidade Técnica Alemã em Praga relatou que quando duas substâncias foram aquecidas e depois resfriadas em luz polarizada, ele observou fenômenos de cor magníficos e o aparecimento simultâneo de cristais e massa amorfa fundida. Reinitzer descobriu o benzoato de colesterol e descobriu que esta estranha substância derrete a 145 ° C, mas só se torna um líquido claro em temperaturas acima de 179 ° C. Em temperaturas acima de 145 ° C e abaixo de 179 ° C, o tecido parece turvo e leitoso. Lehmann examinou essas chamadas preparações de Reinitzer e reconheceu que o benzoato de colesterol e o iodo de prata que estava investigando também têm uma terceira fase entre o líquido e o sólido e apresentam comportamento idêntico nesta fase intermediária, como forte birrefringência ao microscópio de polarização . Lehmann começou com a investigação sistemática das substâncias e posteriormente encontrou mais de 100 substâncias com comportamento semelhante. Lehmann chamou essas substâncias de "cristais fluentes".

Em 1891, Lehmann fundou a análise de cristais com seu nome . Ele comparou um composto conhecido com aquele sob investigação para propriedades idênticas. Para isso, ele usou o microscópio de cristalização que havia construído. De acordo com Lehmann, os corpos cristalinos diferem dos corpos amorfos porque os corpos amorfos não têm direção de crescimento. Em 1904, Lehmann publicou seu trabalho Liquid Crystals como um resumo dos resultados de sua pesquisa . Até sua morte em 1922, os cristais líquidos permaneceram um tema central de sua pesquisa. Com esse tópico, Otto Lehmann deixou para trás um capítulo da física que foi quase totalmente pesquisado para a época. Mas inicialmente não havia aplicação técnica para os fenômenos que ele descobriu. Os “cristais líquidos” e seu descobridor foram mais ou menos esquecidos por quase sessenta anos.

LCD

Foi só no final dos anos 1960 que as pessoas começaram a trabalhar intensamente com os cristais líquidos de Lehmann. Em 1971, a empresa química suíça F. Hoffmann-La Roche produziu os primeiros protótipos de visores de cristal líquido baseados no princípio da célula giratória nemática ( LCD = Tela de cristal líquido ) com cristais líquidos orgânicos ( célula de Schadt-Helfrich . Os cristais líquidos são caracterizados pelo fato de estarem dentro de uma faixa de temperatura ( cerca de −20 ° C a +70 ° C) existe um estado líquido entre o líquido normal e a fase sólida, em que as moléculas dessas substâncias estão em pelo menos uma direção espacial (fase nemática) ou adicionalmente em camadas ( fase esmética ou colestérica As camadas individuais podem ser movidas e giradas umas contra as outras e dentro de si mesmas. A totalidade dessas fases entre o líquido isotrópico e o sólido é chamada de mesofase . Como em um cristal, a ordem das moléculas aqui leva a efeitos ópticos (birrefringência, polarização da luz etc.) Com o LCD, o str molecular A estrutura na mesofase é influenciada de tal forma que a refração da luz do cristal líquido muda reversivelmente, ou seja, o cristal líquido retorna ao seu estado original após o campo elétrico ter sido desligado. Este comportamento tem um efeito ótico na luz polarizada, por exemplo, como contraste de brilho, que permite a exibição de números ou letras. A vantagem deste display de cristal líquido é a potência elétrica extremamente baixa, na faixa de alguns µW / cm², necessária para operar tal display. Depois que os problemas resultantes do controle elétrico nas chamadas "telas de matriz passiva" (por exemplo, baixo contraste, área de visualização reduzida, longos tempos de comutação) foram resolvidos pelo controle de matriz ativa , telas de cristal líquido no meio apareceram A década de 1970 apareceu pela primeira vez como uma aplicação técnica em relógios digitais . Eles agora são amplamente usados ​​em todos os tipos de aplicações técnicas. Eles são baratos e quase não requerem energia elétrica. De acordo com a forma como criam suas respectivas imagens ou pixels (= elementos da imagem ), é feita uma distinção entre TN (= Nematic Torcido ) -, STN (= Nematic Super Torcido ) -, D-STN (= Nematic Super Torcido Duplo ) - Monitores ou os chamados monitores TFT (= Thin Film Transistor ). Com TFT-LCDs, cada pixel é controlado por seu próprio transistor .

Fundação Otto Lehmann

Desde 1998, a Fundação Otto Lehmann concede um prêmio com o nome do importante físico para a promoção do trabalho científico de jovens profissionais na área de visores de cristal líquido. O triunfante avanço e difusão dos computadores portáteis em formato de notebook com telas de cristal líquido e o fato de que hoje quase nenhuma máquina, dispositivo elétrico ou aplicação técnica pode prescindir de um LCD é a prova mais evidente da enorme importância técnica e econômica das descobertas de Otto Lehmann.

Trabalho

• Aparelhos físicos de fabricação própria . Leipzig 1885. 
• Física molecular . 2 volumes (1888/89). Leipzig. 
• A análise do cristal . Leipzig 1891. 
• Eletricidade e Luz . Braunschweig 1895. 
• Cristais líquidos . Leipzig 1904. 
• Os cristais aparentemente vivos . Esslingen 1907. 
• Os termos e leis mais importantes da física . Berlin 1907. 
• O microscópio de cristalização e as descobertas feitas com ele, principalmente as de cristais líquidos. Do Festschrift da Fridericiana pelo 53º aniversário de Ir. Königl. Alteza do Grão-Duque Friedrich II de Baden . Vieweg, Braunschweig 1910. 
• Cristais líquidos e sua vida aparente. Resultados da pesquisa apresentados em filme . Voss, Leipzig 1921. 

literatura

• Peter M. Knoll, Hans Kelker: Otto Lehmann - pesquisador de cristais líquidos. Uma biografia com cartas para Otto Lehmann . Publicação privada, Ettlingen 1988. 
• Klaus Ricking: Otto Lehmann - Cristais líquidos e sua vida aparente . In: Peter Johannes Droste (Ed.): Fabricado em Aachen. Contribuições para a história técnica, econômica e social regional . Aachen 2000, p. 56-59 . 
• Timothy J. Sluckin, David A. Dunmur, Horst Stegemeyer (eds.): Crystals that flow. Artigos clássicos da história dos cristais líquidos . Taylor & Francis, London / New York 2004, ISBN 0-415-25789-1 . 

Links da web

• Fundação Otto Lehmann
• Literatura de e sobre Otto Lehmann no catálogo da Biblioteca Nacional Alemã

Evidência individual

1. ^ Lista de membros desde 1666: Carta L. Académie des sciences, acessada em 11 de janeiro de 2020 (francês). 
2. ↑ Karlsruhe Burschenschaft Tulla 1893–1993 . Karlsruhe 1993 p. 29
3. ↑ Otto Lehmann: Cristais líquidos: assim como a plasticidade dos cristais em geral, rearranjos moleculares e mudanças no estado de agregação . Wilhelm Engelmann, Leipzig 1904 ( visualização limitada na pesquisa de livros do Google). 
4. ↑ Detalhes de Gerhard H. Buntz: Monitores de Cristal Líquido Twisted Nematic (TNLCDs) - Uma invenção de Basel vai ao redor do mundo. (PDF) (Não está mais disponível online.) In: “Informações” nº 118 da INTERNATIONALEN TREUHAND AG, Basel. Outubro de 2005, arquivado do original em 9 de maio de 2006 .; Recuperado em 1 ° de janeiro de 1970