¿Cuál es la diferencia entre los cristales líquidos nemáticos smécticos y colestéricos?

El Diferencia clave entre los cristales líquidos nemáticos smécticos y colestéricos es su estructura. Los cristales líquidos nemáticos no tienen una estructura ordenada de moléculas, y los cristales líquidos smécticos tienen una estructura molecular en capas, mientras que los cristales líquidos colestéricos tienen las moléculas en una disposición retorcida y quiral.

El término cristales líquidos se puede definir como una fase de la materia que tiene propiedades entre las propiedades de los líquidos convencionales y los cristales sólidos. Por ejemplo, un cristal líquido puede fluir como un líquido, pero las moléculas del cristal líquido tienden a orientarse en una naturaleza de cristal. Hay tres fases principales en las que pueden ocurrir los cristales líquidos: cristales líquidos termotrópicos, cristales líquidos liotrópicos y cristales líquidos metalotrópicos. También hay varios tipos de cristales líquidos termotrópicos. Estos tipos incluyen cristales nemáticos, cristales smécticos, fase quiral o nemáticas retorcidas, fase discótica y fases cónicas.

CONTENIDO

1. Descripción general y diferencia de claves
2. ¿Qué son los cristales líquidos nemáticos? 
3. ¿Qué son los cristales de líquido sméctico?
4. ¿Qué son los cristales de líquido colestérico?
5. Cristales líquidos nemáticos smécticos vs colestéricos en forma tabular
6. Resumen - Cristales nemáticos Smectic vs colestéricos de líquido

¿Qué son los cristales líquidos nemáticos??

Los cristales líquidos nemáticos son uno de los tipos más comunes de cristales líquidos. El término "nemático" proviene de un origen griego donde tiene el significado "hilo."Esto se debe a que este término se originó a partir de los defectos topológicos que aparecen como hilos. Normalmente, estos defectos topológicos en nemáticos se denominan desclinaciones. Además, las nemáticas tienden a exhibir un tipo de defecto conocido como defectos topológicos "erizos".

Típicamente, la fase nemática tiene moléculas orgánicas calamíticas o en forma de varilla que no tienen orden posicional. Pero estas moléculas tienden a autoalinearse para tener un orden direccional de largo alcance que tienen ejes largos que son aproximadamente paralelos entre sí. Por lo tanto, las moléculas en esta fase son libres de fluir, y el centro de masa de estas moléculas tiende a distribuir aleatoriamente, similar a un líquido. Sin embargo, estas moléculas tienden a mantener el orden direccional de largo alcance similar a una fase sólida.

Sobre todo, las fases nemáticas son uniaxiales. Esto significa que estas moléculas tienen un eje (se denomina "directrix") que es largo. Este es el eje preferido, y los otros dos ejes son equivalentes entre sí, y podemos aproximarlos como cilindros o varillas. Además, puede haber nemáticas biaxiales que no solo la orientación es similar en su eje largo, sino que también tienden a orientarse a lo largo de un eje secundario.

Las moléculas de la fase nemática muestran fluidez que es similar a la fluidez en un líquido isotrópico ordinario. Sin embargo, podemos alinear fácilmente las moléculas en esta fase a través de la aplicación de un campo magnético o eléctrico externo. Cuando estas moléculas están alineadas en un orden, la fase nemática muestra propiedades ópticas de cristales uniaxiales y, por lo tanto, estas fases son muy útiles en las pantallas de cristal líquido.

¿Qué son los cristales de líquido sméctico??

Los cristales líquidos esmécticos son un tipo de cristales líquidos que tienen capas bien definidas de moléculas que pueden deslizarse entre sí. Este comportamiento es similar a los efectos deslizantes dados por el jabón. Además, los cristales de líquido sméctico ocurren a temperaturas más bajas que las de los cristales líquidos nemáticos. El término esméctico se origina en la palabra latina "smectius" que significa "limpieza"; En otras palabras, significa la presencia de propiedades de jabón. Por lo tanto, la fase sméctica se coloca en orden a lo largo de una dirección.

Figura 01: fase A sméctica en la fase C y Smectic C en la derecha

Podemos observar dos fases smécticas diferentes como fase una fase Smectic A y Smectic C. La fase Smectic A tiene las moléculas orientadas junto con la capa normal, mientras que Smectic C tiene sus moléculas alejadas de ella. Además, este tipo de fase aparece como un líquido dentro de las capas. Sin embargo, puede haber muchos tipos diferentes de fases smécticas que son diferentes entre sí de acuerdo con el tipo y el grado de orden posicional y de orientación.

¿Qué son los cristales de líquido colestérico??

Los cristales líquidos colestéricos son un tipo de cristales líquidos hechos solo de moléculas quirales. Este tipo de fase muestra quiralidad. A menudo, llamamos a esta fase una fase quiral o una fase nemática retorcida debido a su quiralidad. El término colestérico proviene de su primera observación donde esta fase de la materia apareció por primera vez en los derivados del colesterol. Podemos observar este tipo de fase que exhibe una torsión de las moléculas, que son perpendiculares al director donde el eje molecular es paralelo al director.

Figura 02: Fase colestérica

Hay un ángulo de giro finito entre las moléculas adyacentes en esta fase debido al empaque asimétrico de las moléculas. Este tipo de embalaje causa un orden quiral de mayor alcance. Por lo general, definimos el tono quiral o la "P" con respecto a las propiedades de los cristales líquidos colestéricos donde se refiere a la distancia sobre la cual las moléculas de cristal líquido sufren un toque de círculo completo (giro de 360 ​​grados).

¿Cuál es la diferencia entre los cristales líquidos nemáticos smécticos y colestéricos??

Las fases nemáticas, smécticas y colestéricas son tres fases diferentes de la materia que se encuentran bajo cristales líquidos termotrópicos. La diferencia clave entre los cristales líquidos nemáticos esméticos y colestéricos es que los cristales líquidos nemáticos no tienen una estructura ordenada de moléculas, y los cristales líquidos smécticos tienen una estructura molecular en capas, mientras que los cristales líquidos colestéricos tienen moléculas en un arreglo retorcido y quiral.

A continuación se muestra un resumen de la diferencia entre los cristales líquidos nemáticos esméticos y colestéricos en forma tabular.

Resumen -Cristales nemáticos Smectic vs colestéricos de líquido

Las fases nemáticas, smécticas y colestéricas son tres fases diferentes de la materia que se encuentran bajo cristales líquidos termotrópicos. La diferencia clave entre los cristales líquidos nemáticos, smécticos y colestéricos es que los cristales líquidos nemáticos no tienen una estructura ordenada de moléculas, y los cristales líquidos smécticos tienen una estructura molecular en capas, mientras que los cristales líquidos colestéricos tienen las moléculas en una disposición retorcida y quiral.

Referencia:

1. "Cristal liquido." Wikipedia, Fundación Wikimedia, 27 de mayo de 2021.

Imagen de cortesía:

1. "LiquidCrystal-MesogenOrder-Smecticphases" por Kebes-Trabajo propio (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia
2. "Colesterinisch" por de: Benutzer: Heimoponnath - Forma retorcida Wikipedia Originaly Subido las 00:55, 19. Jan 2005 (CC By-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia