Ключовата разлика между нематични смектични и холестерични течни кристали е тяхната структура. Нематичните течни кристали нямат подредена структура от молекули, а смектичните течни кристали имат слоеста молекулна структура, докато холестеричните течни кристали имат молекулите в усукана и хирална подредба.
Терминът течни кристали може да се дефинира като фаза на материята, имаща свойства между свойствата на конвенционалните течности и твърдите кристали. Например, течен кристал може да тече като течност, но молекулите на течния кристал са склонни да бъдат ориентирани в кристална природа. Има три основни фази, в които могат да възникнат течните кристали: термотропни течни кристали, лиотропни течни кристали и металотропни течни кристали. Има и няколко вида термотропни течни кристали. Тези видове включват нематични кристали, смектични кристали, хирална фаза или усукани нематици, дискотична фаза и конични фази.
Какво представляват нематичните течни кристали?
Нематичните течни кристали са един от най-често срещаните видове течни кристали. Терминът „нематичен“идва от гръцки произход, където има значение „нишка“. Това е така, защото този термин произхожда от топологичните дефекти, които се появяват като нишки. Обикновено тези топологични дефекти в нематиките се наричат дисклинации. Нещо повече, нематиците са склонни да проявяват вид дефект, известен като топологични дефекти на "таралеж".
Обикновено нематичната фаза има каламитични или пръчковидни органични молекули, които нямат позиционен ред. Но тези молекули са склонни да се самоподреждат, за да имат насочен ред на далечни разстояния с дълги оси, които са приблизително успоредни една на друга. Следователно молекулите в тази фаза са свободни да текат и центърът на масата на тези молекули има тенденция да се разпределя произволно, подобно на течност. Въпреки това, тези молекули са склонни да поддържат насочения ред на далечни разстояния, подобен на твърдата фаза.
В повечето случаи нематичните фази са едноосни. Това означава, че тези молекули имат една ос (тя се нарича "директриса"), която е дълга. Това е предпочитаната ос, а другите две оси са еквивалентни една на друга и можем да ги апроксимираме като цилиндри или пръти. Освен това, може да има двуосни нематици, които не само имат подобна ориентация в тяхната дълга ос, но също така те са склонни да се ориентират по вторична ос.
Молекулите на нематичната фаза показват течливост, подобна на течливостта в обикновена изотропна течност. Въпреки това можем лесно да подредим молекулите в тази фаза чрез прилагане на външно магнитно или електрическо поле. Когато тези молекули са подредени в ред, нематичната фаза показва оптични свойства на едноосни кристали и следователно тези фази са много полезни в течнокристалните дисплеи.
Какво представляват течните кристали Smectic?
Смектичните течни кристали са вид течни кристали, които имат добре дефинирани слоеве от молекули, които могат да се плъзгат един върху друг. Това поведение е подобно на плъзгащите се ефекти, дадени от сапуна. Освен това смектичните течни кристали възникват при температури, по-ниски от тези на нематичните течни кристали. Терминът смектичен произлиза от латинската дума "smectius", което означава "почистване"; с други думи, това означава наличието на сапунени свойства. Следователно смектичната фаза е разположена в ред в една посока.
Фигура 01: Смектична А фаза вляво и смектична С фаза вдясно
Можем да наблюдаваме две различни смектични фази като смектична А фаза и смектична С фаза. Смектичната А фаза има молекулите, ориентирани заедно с нормалния слой, докато смектичната С има молекули, наклонени встрани от него. Освен това този тип фаза се появява като течност в слоевете. Въпреки това, може да има много различни видове смектични фази, които се различават една от друга според вида и степента на позиционен и ориентационен ред.
Какво представляват холестеричните течни кристали?
Холестеричните течни кристали са вид течни кристали, направени само от хирални молекули. Този тип фаза показва хиралност. Често наричаме тази фаза хирална фаза или усукана нематична фаза поради нейната хиралност. Терминът холестеричен идва от първото си наблюдение, когато тази фаза на материята се появява за първи път в производните на холестерола. Можем да наблюдаваме този тип фаза, показваща усукване на молекулите, които са перпендикулярни на директора, където молекулярната ос е успоредна на директора.
Фигура 02: Холестерична фаза
В тази фаза има краен ъгъл на усукване между съседните молекули поради асиметричното опаковане на молекулите. Този тип опаковка причинява хирален ред с по-дълъг обхват. Обикновено ние определяме хирална стъпка или „p“по отношение на свойствата на холестеричните течни кристали, където се отнася до разстоянието, на което молекулите на течния кристал претърпяват усукване в пълен кръг (360-градусово усукване).
Каква е разликата между нематични смектични и холестерични течни кристали?
Нематичната, смектичната и холестеричната фаза са три различни фази на материята, които попадат под термотропните течни кристали. Ключовата разлика между нематичните смектични и холестеричните течни кристали е, че нематичните течни кристали нямат подредена структура от молекули, а смектичните течни кристали имат слоеста молекулярна структура, докато холестеричните течни кристали имат молекули в усукана и хирална подредба.
По-долу е обобщена информация за разликата между нематични смектични и холестерични течни кристали в таблична форма.
Резюме – Нематични смектични срещу холестерични течни кристали
Нематичната, смектичната и холестеричната фаза са три различни фази на материята, които попадат под термотропните течни кристали. Ключовата разлика между нематичните, смектичните и холестеричните течни кристали е, че нематичните течни кристали нямат подредена структура от молекули, а смектичните течни кристали имат слоеста молекулярна структура, докато холестеричните течни кристали имат молекулите в усукана и хирална подредба.йени
