液晶（liquid crystal）

我們通常只想到兩個極端：晶體，分子被凍結進完美有序的晶格；液體，分子毫無秩序地翻滾。液晶是介於兩者之間的一種真實而穩定的狀態。想像倒出一盒火柴棒：它們可以像液體般彼此滑動流過，卻又傾向於朝同一大方向躺著，像晶體般保持共同的取向感。這種組合——像液體般流動、卻像晶體般保持共同排列——正是液晶所做的事，這也是它為何得到這個看似矛盾的名字。

訣竅在於秩序有可分離的種類，而液晶保留其中一些、放棄另一些。完整晶體同時具有取向有序（分子全朝同一方向）與位置有序（分子中心落在晶格上）。液晶相保留取向有序，同時完全或部分放鬆位置有序。最簡單的向列相只保留取向：棒狀分子沿一個共同的平均軸——稱為指向矢——排列，但它們的中心像液體一樣雜亂。層列相再進一步、加上層；膽固醇相則是指向矢緩慢扭成螺旋的向列相。分子排列得多好由一個取向序參數 S 描述，它從 0（無序液體）趨向 1（完美排列）。這些相的出現，要嘛是把固體加熱到剛好低於真正熔點（熱致型），要嘛是把剛性分子溶解到超過某濃度（溶致型）。

液晶並非實驗室裡的珍玩——它正是你能讀到這段文字的原因。每一片 LCD 螢幕都利用了這個事實：向列液晶流動到足以被小電場重新取向，卻又有序到足以旋轉偏振光，於是每個畫素在透明與暗黑之間切換。同樣的物理也出現在材料強度上：像克維拉（Kevlar）這種超強纖維，是從溶致液晶溶液紡出的，其中剛性棒狀鏈早已排列整齊，所以纖維出來時鏈是伸展且平行的——這是一般柔性高分子永遠達不到的排列程度。生命物質也用它：細胞膜本質上就是脂質分子的二維液晶。