人体衰老与疾病的主要原因(人体衰老进程)

导语：第二十六章人体衰老、部分疾病及细胞的癌变都与之有关的液晶

液体

液体与固体最显著的差别，就是液体具有流动性。液体具有确定的体积，但是没有固定的形状。组成液体的分子、原子没有确定的位置，它们在液体内部的分布是杂乱无章的，可以随意混合、流动，在绝大部分液体内部，其各种性质在空间是均匀的，呈现出各向同性。这是因为组成液体的分子、原子之间的相互作用力没有那么大，不足以完全约束它们的运动，这些分子、原子的位置、取向都是随机分布。

液晶

不过有一种特殊的液体，液晶，是物质客观存在的一种状态，其结构介于液体和晶体之间。液晶，顾名思义就是液态晶体，“液”字表明它是一种像水一样、没有固定形状的液体；“晶”字表明它的微观结构又像晶体，其分子不像水分子一样混乱取向，而是像晶体分子一样有序排列，表现出各向异性的特征，从而具有特殊的理化与光电特性。

自1888年被发现以来，已经发现或人工合成的液晶材料有5000多种，都是有机物质。许多生物内部都有液晶的踪迹，在人体的脑组织、肌肉、神经髓梢、眼睛内光感受器的膜层等处，都发现有液晶。人体的衰老、部分疾病以及细胞的癌变都与细胞膜的液晶态变化有关。

液晶结构

液晶分子呈雪茄状的细长条形（图1），它们的取向是有序的（像晶体），但它们的位置是无序的（像液体）。

图1 液晶分子

液晶主要有三种类型，简单介绍如下：

液晶类型1：向列相（丝状型），图2所示

液晶中分子长轴的取向彼此平行，但位置是随机的。

图2 向列相液晶

液晶类型2：近晶相（层状型），图3所示

液晶中分子长轴的取向也是彼此平行的，但分子的中心堆叠成相互平行的层，在各层中分子的位置是随机的，故分子的位置是一维有序的。

图3 近晶相液晶

液晶类型3：胆甾相（螺旋状型），图4所示

这是液晶类型1向列相的一种畸变状态。分子排列成层状，每层内分子长轴取向彼此相同，平行于层面，但层与层之间方向转动，呈现某种螺旋形旋转。

图4 胆甾相液晶

液晶盒

液晶分子的长条形状及其规则的取向，使液晶具有单轴对称的各向异性，对来自外界的力、热、声、光、电、磁反应极为敏感，液晶分子在外力、外电场作用下会改变在空间的取向（图5）。

图5 液晶分子取向在电场中偏转

液晶显示屏采用的是向列相液晶，薄层液晶厚度约有10微米，夹在两块平行玻璃板之间，经摩擦可以改变其分子取向，绕垂直于玻璃片的z轴，呈螺旋形逐渐旋转。如下图所示，靠近左侧玻璃板的液晶，其分子是上下指向，与x轴平行；沿z轴方向，液晶分子取向逐渐旋转，最后，靠近右侧玻璃板的液晶分子取向与x轴垂直（图6）。

图6 液晶盒内液晶分子取向偏转

图7，用两个偏振片前后夹住液晶盒，自然光入射，经过偏振片1后，变成线偏振光，穿过玻璃片后进入液晶层。不加信号电场时，液晶盒的作用是光的偏振旋转器，光的振动方向随着液晶分子旋转而偏转，最后从偏振片2透出。

图7 不加电场的液晶盒

图8，加信号电场时，液晶分子取向沿电场方向，液晶盒丧失旋转能力，线偏振光穿过液晶盒，被偏振片2吸收，不能透出。

图8 加电场的液晶盒

液晶显示不但屏幕很薄、图像清晰、色彩鲜艳、令人赏心悦目，而且所需电压低，耗电极少、辐射低，广泛应用于手机屏、电视、电脑显示器、广告牌、大型幕墙等。

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