Diferenta cheie dintre cristalele lichide nematice smectice și colesterice este structura lor. Cristalele lichide nematice nu au o structură ordonată a moleculelor, iar cristalele lichide smectice au o structură moleculară stratificată, în timp ce cristalele lichide colesterice au moleculele într-un aranjament chiral și răsucit.
Termenul de cristale lichide poate fi definit ca o fază a materiei având proprietăți între proprietățile lichidelor convenționale și ale cristalelor solide. De exemplu, un cristal lichid poate curge ca un lichid, dar moleculele cristalului lichid tind să fie orientate într-o natură asemănătoare cristalului. Există trei faze majore în care pot apărea cristalele lichide: cristale lichide termotrope, cristale lichide liotrope și cristale lichide metalotrope. Există și mai multe tipuri de cristale lichide termotrope. Aceste tipuri includ cristale nematice, cristale smectice, faze chirale sau nematice răsucite, faze discotice și faze conice.
Ce sunt cristalele lichide Nematic?
Cristale lichide nematice sunt unul dintre cele mai comune tipuri de cristale lichide. Termenul „nematic” provine de la o origine greacă, unde are sensul „fir”. Acest lucru se datorează faptului că acest termen provine din defectele topologice care apar ca fire. În mod normal, aceste defecte topologice în nematică sunt denumite disclinații. În plus, nematicile tind să prezinte un tip de defect cunoscut sub numele de defecte topologice „arici”.
De obicei, faza nematică are molecule organice calamitice sau în formă de baston care nu au o ordine de poziție. Dar aceste molecule tind să se auto-alinieze pentru a avea o ordine direcțională pe distanță lungă, având axe lungi care sunt aproximativ paralele între ele. Prin urmare, moleculele din această fază sunt libere să curgă, iar centrul de masă al acestor molecule tinde să se distribuie aleatoriu, similar unui lichid. Cu toate acestea, aceste molecule tind să mențină ordinea direcțională pe distanță lungă similară cu faza solidă.
În cea mai mare parte, fazele nematice sunt uniaxiale. Aceasta înseamnă că aceste molecule au o axă (este numită „directrix”) care este lungă. Aceasta este axa preferată, iar celel alte două axe sunt echivalente între ele și le putem aproxima ca cilindri sau tije. În plus, pot exista nematici biaxiale care nu numai că orientarea este similară în axa lungă, dar și tind să se orienteze de-a lungul unei axe secundare.
Moleculele fazei nematice prezintă o fluiditate care este similară cu fluiditatea dintr-un lichid izotrop obișnuit. Cu toate acestea, putem alinia cu ușurință moleculele în această fază prin aplicarea unui câmp magnetic sau electric extern. Când aceste molecule sunt aliniate într-o ordine, faza nematică prezintă proprietăți optice ale cristalelor uniaxiale și, prin urmare, aceste faze sunt foarte utile în afișajele cu cristale lichide.
Ce sunt cristalele lichide smectice?
Cristale lichide smectice sunt un tip de cristale lichide care au straturi bine definite de molecule care sunt capabile să alunece unele peste altele. Acest comportament este similar cu efectele de alunecare date de săpun. Mai mult, cristalele lichide smectice apar la temperaturi mai mici decât cele ale cristalelor lichide nematice. Termenul smectic provine din cuvântul latin „smectius” care înseamnă „curățare”; cu alte cuvinte, înseamnă prezența proprietăților asemănătoare săpunului. Prin urmare, faza smectică este poziționată în ordine de-a lungul unei singure direcții.
Figura 01: faza smectic A în stânga și faza smectic C în dreapta
Putem observa două faze smectice diferite ca faza smectică A și faza smectică C. Faza smectic A are moleculele orientate împreună cu stratul normal, în timp ce smecticul C are moleculele înclinate departe de acesta. Mai mult, acest tip de fază apare ca un lichid în straturi. Cu toate acestea, pot exista multe tipuri diferite de faze smectice care sunt diferite unele de altele în funcție de tipul și gradul de ordine pozițională și orientativă.
Ce sunt cristalele lichide colesterice?
Cristale lichide de colesterol sunt un tip de cristale lichide realizate numai din molecule chirale. Acest tip de fază prezintă chiralitate. Adesea, numim această fază o fază chirală sau o fază nematică răsucită datorită chiralității sale. Termenul de colesteric provine din prima sa observație în care această fază a materiei a apărut pentru prima dată în derivații de colesterol. Putem observa acest tip de fază care prezintă o răsucire a moleculelor, care sunt perpendiculare pe director, unde axa moleculară este paralelă cu directorul.
Figura 02: Faza colesterică
Există un unghi finit de răsucire între moleculele adiacente în această fază din cauza împachetării asimetrice a moleculelor. Acest tip de ambalare determină o ordine chirală cu rază mai lungă. De obicei, definim pasul chiral sau „p” în ceea ce privește proprietățile cristalelor lichide colesterice, unde se referă la distanța pe care moleculele de cristale lichide suferă o răsucire în cerc complet (întorsătură de 360 de grade).
Care este diferența dintre cristalele lichide nematice smectice și colesterice?
Fazele nematice, smectice și colesterice sunt trei faze diferite ale materiei care se află sub cristale lichide termotrope. Diferența cheie dintre cristalele lichide nematice smectice și colesterice este că cristalele lichide nematice nu au o structură ordonată a moleculelor, iar cristalele lichide smectice au o structură moleculară stratificată, în timp ce cristalele lichide colesterice au molecule într-un aranjament chiral și răsucit.
Mai jos este un rezumat al diferenței dintre cristalele lichide nematice smectice și colesterice sub formă tabelară.
Rezumat – Nematic Smectic vs Cristale lichide colesterice
Fazele nematice, smectice și colesterice sunt trei faze diferite ale materiei care se află sub cristale lichide termotrope. Diferența cheie dintre cristalele lichide nematice, smectice și colesterice este că cristalele lichide nematice nu au o structură ordonată a moleculelor, iar cristalele lichide smectice au o structură moleculară stratificată, în timp ce cristalele lichide colesterice au moleculele într-un aranjament chiral și răsucit..
