Ključna razlika med nematskimi smektičnimi in holesteričnimi tekočimi kristali je njihova struktura. Nematski tekoči kristali nimajo urejene strukture molekul, smektični tekoči kristali pa imajo slojevito molekularno strukturo, medtem ko imajo holesterični tekoči kristali molekule v zviti in kiralni razporeditvi.
Izraz tekoči kristali lahko opredelimo kot fazo snovi, ki ima lastnosti med lastnostmi običajnih tekočin in trdnih kristalov. Na primer, tekoči kristal lahko teče kot tekočina, vendar so molekule tekočega kristala usmerjene v kristalno podobno naravo. Obstajajo tri glavne faze, v katerih se lahko pojavijo tekoči kristali: termotropni tekoči kristali, liotropni tekoči kristali in metalotropni tekoči kristali. Obstaja tudi več vrst termotropnih tekočih kristalov. Te vrste vključujejo nematske kristale, smektične kristale, kiralno fazo ali zvite nematike, diskotično fazo in konične faze.
Kaj so nematski tekoči kristali?
Nematski tekoči kristali so ena najpogostejših vrst tekočih kristalov. Izraz "nematik" izvira iz grškega izvora, kjer ima pomen "nit". To je zato, ker ta izraz izvira iz topoloških napak, ki se pojavljajo kot niti. Običajno se te topološke napake v nematikih imenujejo disklinacije. Poleg tega nematiki običajno kažejo vrsto napak, znanih kot topološke napake "ježa".
Običajno ima nematska faza kalamitske ali paličaste organske molekule, ki nimajo urejenega položaja. Toda te molekule se nagibajo k samoporavnavi, da bi imele usmerjeni red na velike razdalje z dolgimi osemi, ki so med seboj približno vzporedne. Zato lahko molekule v tej fazi prosto tečejo, središče mase teh molekul pa se nagiba k naključni porazdelitvi, podobno kot pri tekočini. Vendar pa te molekule težijo k ohranjanju vrstnega reda na velike razdalje, podobnega trdni fazi.
Večinoma so nematske faze enoosne. To pomeni, da imajo te molekule eno os (imenuje se kot "direktrisa"), ki je dolga. To je prednostna os, drugi dve osi pa sta enakovredni in ju lahko aproksimiramo kot valje ali palice. Poleg tega lahko obstajajo dvoosni nematiki, katerih orientacija ni le podobna v njihovi dolgi osi, temveč se nagibajo k orientaciji vzdolž sekundarne osi.
Molekule nematske faze kažejo fluidnost, ki je podobna fluidnosti v navadni izotropni tekočini. Vendar pa lahko molekule v tej fazi enostavno poravnamo z uporabo zunanjega magnetnega ali električnega polja. Ko so te molekule poravnane v red, nematska faza kaže optične lastnosti enoosnih kristalov, zato so te faze zelo uporabne v zaslonih s tekočimi kristali.
Kaj so smektični tekoči kristali?
Tekoči kristali Smectic so vrsta tekočih kristalov, ki imajo dobro definirane plasti molekul, ki lahko drsijo druga čez drugo. To vedenje je podobno učinkom drsenja, ki jih daje milo. Poleg tega se smektični tekoči kristali pojavljajo pri temperaturah, nižjih od temperature nematskih tekočih kristalov. Izraz smektik izvira iz latinske besede »smectius«, kar pomeni »čiščenje«; z drugimi besedami, pomeni prisotnost milu podobnih lastnosti. Zato je smektična faza postavljena v vrstnem redu vzdolž ene smeri.
Slika 01: Smektična A faza na levi in smektična C faza na desni
Opazimo lahko dve različni smektični fazi, kot smo smektično A fazo in smektično C fazo. Smektična faza A ima molekule usmerjene skupaj z normalno plastjo, medtem ko ima smektična C svoje molekule nagnjene stran od nje. Poleg tega se ta vrsta faze pojavi kot tekočina znotraj plasti. Vendar pa lahko obstaja veliko različnih vrst smektičnih faz, ki se med seboj razlikujejo glede na vrsto in stopnjo pozicijskega in orientacijskega reda.
Kaj so holesterični tekoči kristali?
Holesterični tekoči kristali so vrsta tekočih kristalov, sestavljenih samo iz kiralnih molekul. Ta vrsta faze kaže kiralnost. To fazo zaradi njene kiralnosti pogosto imenujemo kiralna faza ali zvita nematska faza. Izraz holesterik izhaja iz njegovega prvega opazovanja, ko se je ta faza snovi prvič pojavila v derivatih holesterola. Opazimo lahko to vrsto faze, ki kaže zasukanje molekul, ki so pravokotne na usmerjevalnik, kjer je molekularna os vzporedna z usmerjevalnikom.
Slika 02: Holesterska faza
Med sosednjimi molekulami v tej fazi obstaja končen kot zasuka zaradi asimetričnega pakiranja molekul. Ta vrsta pakiranja povzroči daljši kiralni red. Običajno definiramo kiralni korak ali "p" v zvezi z lastnostmi holesteričnih tekočih kristalov, kjer se nanaša na razdaljo, na kateri so molekule tekočega kristala podvržene zasuku polnega kroga (360-stopinjski zasuk).
Kakšna je razlika med nematskimi smektičnimi in holesteričnimi tekočimi kristali?
Nematska, smektična in holesterična faza so tri različne faze snovi, ki spadajo pod termotropne tekoče kristale. Ključna razlika med nematskimi smektičnimi in holesteričnimi tekočimi kristali je v tem, da nematski tekoči kristali nimajo urejene strukture molekul, smektični tekoči kristali pa imajo slojevito molekularno strukturo, medtem ko imajo holesterični tekoči kristali molekule v zviti in kiralni razporeditvi.
Spodaj je povzetek razlik med nematskimi smektičnimi in holesteričnimi tekočimi kristali v obliki tabele.
Povzetek – nematski smektični vs holesterični tekoči kristali
Nematska, smektična in holesterična faza so tri različne faze snovi, ki spadajo pod termotropne tekoče kristale. Ključna razlika med nematskimi, smektičnimi in holesteričnimi tekočimi kristali je v tem, da nematski tekoči kristali nimajo urejene strukture molekul, smektični tekoči kristali pa imajo slojevito molekularno strukturo, medtem ko imajo holesterični tekoči kristali molekule v zviti in kiralni razporeditvi.
