Ključna razlika između nematičkih smektičkih i kolesteričnih tekućih kristala je njihova struktura. Nematski tekući kristali nemaju uređenu strukturu molekula, a smektički tekući kristali imaju slojevitu molekularnu strukturu, dok kolesterični tekući kristali imaju molekule u upletenom i kiralnom rasporedu.
Pojam tekući kristali može se definirati kao faza materije koja ima svojstva između svojstava konvencionalnih tekućina i čvrstih kristala. Na primjer, tekući kristal može teći poput tekućine, ali molekule tekućeg kristala teže biti orijentirane u kristalnoj prirodi. Postoje tri glavne faze u kojima se mogu pojaviti tekući kristali: termotropni tekući kristali, liotropni tekući kristali i metalotropni tekući kristali. Također postoji nekoliko vrsta termotropnih tekućih kristala. Ove vrste uključuju nematičke kristale, smektičke kristale, kiralnu fazu ili upletene nematike, diskotsku fazu i konusne faze.
Što su Nematski tekući kristali?
Nematični tekući kristali jedan su od najčešćih tipova tekućih kristala. Pojam "nematik" dolazi iz grčkog podrijetla gdje ima značenje "nit". To je zato što je ovaj izraz nastao od topoloških defekata koji se pojavljuju kao niti. Obično se ti topološki defekti u nematicima nazivaju disklinacijama. Štoviše, nematici imaju tendenciju ispoljavanja vrste defekta poznatog kao "ježevi" topološki defekti.
Tipično, nematička faza ima kalamitske ili štapićaste organske molekule koje nemaju položajni red. Ali te molekule imaju tendenciju samoporavnavanja kako bi imale dalekosežni poredak usmjerenja s dugim osima koje su otprilike međusobno paralelne. Stoga molekule u ovoj fazi slobodno teču, a središte mase tih molekula nastoji se nasumično rasporediti, slično tekućini. Međutim, te molekule nastoje zadržati dalekosežni poredak usmjerenja sličan čvrstoj fazi.
Uglavnom su nematičke faze jednoosne. To znači da ove molekule imaju jednu os (nazvana je "direktrisa") koja je duga. Ovo je preferirana os, a druge dvije osi su ekvivalentne jedna drugoj i možemo ih aproksimirati kao cilindre ili šipke. Nadalje, mogu postojati biaksijalni nematici koji ne samo da je orijentacija slična u njihovoj dugoj osi, već također teže orijentaciji duž sekundarne osi.
Molekule nematičke faze pokazuju fluidnost koja je slična fluidnosti u običnoj izotropnoj tekućini. Međutim, možemo lako poravnati molekule u ovoj fazi primjenom vanjskog magnetskog ili električnog polja. Kada su te molekule poredane u red, nematička faza pokazuje optička svojstva jednoosnih kristala, te su stoga te faze vrlo korisne u zaslonima s tekućim kristalima.
Što su Smectic tekući kristali?
Smektički tekući kristali su vrsta tekućih kristala koji imaju dobro definirane slojeve molekula koje mogu kliziti jedna preko druge. Ovo ponašanje je slično učincima klizanja koje daje sapun. Štoviše, smektički tekući kristali pojavljuju se na temperaturama nižim od nematičkih tekućih kristala. Pojam smektik potječe od latinske riječi “smectius” što znači “čišćenje”; drugim riječima, to znači prisutnost svojstava sličnih sapunu. Stoga je smektička faza postavljena u jednom smjeru.
Slika 01: Smektična A faza lijevo i smektička C faza desno
Možemo promatrati dvije različite smektičke faze kao smektičku A fazu i smektičku C fazu. Smektička A faza ima molekule orijentirane duž normalnog sloja, dok smektička C ima svoje molekule nagnute od njega. Štoviše, ova vrsta faze pojavljuje se kao tekućina unutar slojeva. Međutim, može postojati mnogo različitih vrsta smektičkih faza koje se razlikuju jedna od druge prema vrsti i stupnju položajnog i orijentacijskog reda.
Što su kolesterolski tekući kristali?
Kolesterični tekući kristali vrsta su tekućih kristala sastavljenih samo od kiralnih molekula. Ova vrsta faze pokazuje kiralnost. Ovu fazu često nazivamo kiralnom fazom ili uvrnutom nematičkom fazom zbog njene kiralnosti. Izraz kolesterol dolazi iz njegovog prvog promatranja gdje se ova faza materije prvi put pojavila u derivatima kolesterola. Možemo promatrati ovu vrstu faze koja pokazuje uvijanje molekula, koje su okomite na usmjerivač, gdje je molekularna os paralelna s usmjerivačem.
Slika 02: Kolesterična faza
U ovoj fazi postoji konačni kut zakretanja između susjednih molekula zbog asimetričnog pakiranja molekula. Ova vrsta pakiranja uzrokuje kiralni poredak većeg dometa. Obično definiramo kiralni korak ili "p" u vezi sa svojstvima kolesteričnih tekućih kristala gdje se odnosi na udaljenost preko koje molekule tekućeg kristala prolaze kroz puni krug (360 stupnjeva).
Koja je razlika između nematskih smektičkih i kolesteričnih tekućih kristala?
Nematska, smektička i kolesterična faza su tri različite faze materije koje spadaju pod termotropne tekuće kristale. Ključna razlika između nematskih smektičkih i kolesteričnih tekućih kristala je u tome što nematski tekući kristali nemaju uređenu strukturu molekula, a smektički tekući kristali imaju slojevitu molekularnu strukturu, dok kolesterički tekući kristali imaju molekule u upletenom i kiralnom rasporedu.
U nastavku je sažetak razlika između nematskih smektičkih i kolesteričnih tekućih kristala u tabličnom obliku.
Sažetak – nematski smektički vs kolesterični tekući kristali
Nematska, smektička i kolesterična faza su tri različite faze materije koje spadaju pod termotropne tekuće kristale. Ključna razlika između nematičkih, smektičkih i kolesteričnih tekućih kristala je u tome što nematski tekući kristali nemaju uređenu strukturu molekula, a smektički tekući kristali imaju slojevitu molekularnu strukturu, dok kolesterički tekući kristali imaju molekule u upletenom i kiralnom rasporedu.
