Жидкие кристаллы (ЖК) представляют собой разновидность конденсированного состояния вещества, способного находиться в термодинамически устойчивом состоянии между изотропно-жидкой и твердой фазами. ЖК фазой обладают в основном ряд органических соединений, имеющих сильно анизотропные - пластинчатые, стержнеобразные или дископодобные молекулы. Переходы в ЖК состояния могут быть вызваны чисто термически (термотропные ЖК) или влиянием растворителей (лиотропные ЖК). Структура и классификация ЖК достаточно подробно описаны в монографиях де Жена, Пикина и др. Фундаментальным свойством ЖК, отличающим его от изотропной жидкости и придающим сходство с твердым телом, является наличие ориентационной степени свободы, которая характеризует макроскопическую упорядоченность длинных осей молекул в пространстве. Эта дополнительная степень свободы анизотропной жидкости обуславливает уникальные свойства среды, которые связаны с высокой чувствительностью пространственного распределения молекул по отношению к воздействию электрических, акустических и магнитных полей. Воздействие последних приводит к образованию диссипативных модулированных структур, которые представляют собой оптически анизотропную систему с пространственно распределенным показателем преломления.

В настоящее время наиболее широко исследуются нематические жидкие кристаллы (НЖК), в которых отсутствует ближний порядок в расположении центров масс молекул, но имеется определенный порядок в направлении длинных осей молекул, которая связана с тенденцией устанавливаться параллельно некоторой общей оси, характеризуемой единичным вектором (или директором) n. Результатом таких исследований явилось открытие большого числа пространственно-модулированных (доменных) структур, возникающих при воздействии на жидкий кристалл, например, постоянного или переменного электрических полей.

Рассмотрим природу ЭГД неустойчивости в НЖК. Излагаемая ниже интерпретация принадлежит де Жену и основана на идеях Цветкова, Карра и Хелфриха. Чтобы понять механизм индуцирования макроскопического движения в ЖК, рассмотрим слой НЖК толщиной d в электрическом поле Е. В первоначальном состоянии молекулы образуют плоскую текстуру, так, что директор n ориентирован вдоль оси ОХ.

Пусть в момент времени t слой имеет искажения типа продольного изгиба. При этом упругая энергия увеличивается и вызывает возвращающую силу. С другой стороны, если проводимость вдоль ориентации и перпендикулярно ориентации молекул различаются, причем , то возникает компонент тока Вследствие этого положительный заряд q соберется в точке А. Тогда поле в точке В изменится с Е до Е+Е, а молекулы стремятся остаться перпендикулярно полному полю. С другой стороны, в точке А на НЖК действует сила qE. В результате возникает гидродинамический поток, увеличивающий момент кручения, который увеличивает искажение.

Если угол искажения , а k - волновой вектор вдоль оси ОХ, то возвращающий упругий момент равен , - упругий коэффициент. Электростатический и гидродинамический моменты кручения пропорциональны . Считая , имеем для критического поля или , что и наблюдается в действительности. Известно много различных вариаций экспериментальных наблюдений ЭГД нестабильности, однако механизм их возникновения принципиально не отличается от описанного.

Интернет-магазин