Ključna razlika između nematičkih smektičkih i holesteričnih tečnih kristala je njihova struktura. Nematski tečni kristali nemaju uređenu strukturu molekula, a smektički tečni kristali imaju slojevitu molekularnu strukturu, dok holesterični tečni kristali imaju molekule u uvrnutom i kiralnom rasporedu.
Izraz tekući kristali može se definirati kao faza materije koja ima svojstva između svojstava konvencionalnih tekućina i čvrstih kristala. Na primjer, tečni kristal može teći poput tekućine, ali molekule tekućeg kristala imaju tendenciju da budu orijentirane u prirodi poput kristala. Postoje tri glavne faze u kojima se tečni kristali mogu pojaviti: termotropni tečni kristali, liotropni tečni kristali i metalotropni tečni kristali. Postoji i nekoliko vrsta termotropnih tečnih kristala. Ove vrste uključuju nematske kristale, smektičke kristale, kiralnu fazu ili uvrnute nematike, diskotičnu fazu i konične faze.
Šta su nematični tečni kristali?
Nematski tečni kristali su jedan od najčešćih tipova tečnih kristala. Izraz "nematic" dolazi iz grčkog porijekla gdje ima značenje "nit". To je zato što je ovaj termin nastao od topoloških defekata koji se pojavljuju kao niti. Obično se ovi topološki defekti kod nematika nazivaju disklinacije. Štaviše, nematici imaju tendenciju da ispoljavaju tip defekta poznat kao "jež" topološki defekt.
Uobičajeno, nematska faza ima kalamitske ili štapićaste organske molekule koji nemaju pozicioni poredak. Ali ovi molekuli imaju tendenciju da se samoporavnaju kako bi imali dalekometni usmjereni poredak s dugim osema koje su otprilike paralelne jedna s drugom. Stoga, molekuli u ovoj fazi mogu slobodno teći, a centar mase ovih molekula ima tendenciju da se nasumično rasporedi, slično tekućini. Međutim, ovi molekuli imaju tendenciju da održavaju poredak dugog dometa sličan čvrstoj fazi.
Uglavnom, nematične faze su jednoosne. To znači da ovi molekuli imaju jednu dugačku os (nazvana je kao "direktrisa"). Ovo je poželjna osa, a druge dvije ose 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 imaju tendenciju da se orijentiraju duž sekundarne ose.
Molekuli nematske faze pokazuju fluidnost koja je slična fluidnosti u običnoj izotropnoj tečnosti. Međutim, u ovoj fazi lako možemo poravnati molekule primjenom vanjskog magnetskog ili električnog polja. Kada su ovi molekuli poređani u red, nematska faza pokazuje optička svojstva jednoosnih kristala, te su stoga ove faze vrlo korisne u displejima s tekućim kristalima.
Šta su smektički tekući kristali?
Smektički tečni kristali su vrsta tečnih kristala koji imaju dobro definisane slojeve molekula koji mogu da klize jedan preko drugog. Ovo ponašanje je slično efektima klizanja koje daje sapun. Štaviše, smektički tečni kristali se javljaju na temperaturama nižim od temperatura nematskih tečnih kristala. Izraz smektika potiče od latinske riječi “smectius” što znači “čišćenje”; drugim riječima, to znači prisustvo svojstava sličnih sapunu. Stoga je smektička faza pozicionirana u jednom pravcu.
Slika 01: Smektička A faza u lijevoj i Smektička C faza u desnoj
Možemo posmatrati dve različite smektičke faze kao smektičku A fazu i smektičku C fazu. Smektička A faza ima molekule orijentisane zajedno sa normalnim slojem, dok smektička C ima svoje molekule nagnute od njega. Štaviše, ova vrsta faze se pojavljuje kao tečnost unutar slojeva. Međutim, može postojati mnogo različitih tipova smektičkih faza koje se razlikuju jedna od druge prema vrsti i stepenu pozicionog i orijentacijskog poretka.
Šta su holesterični tečni kristali?
Holesterični tečni kristali su vrsta tečnih kristala napravljenih samo od kiralnih molekula. Ova vrsta faze pokazuje kiralnost. Često ovu fazu nazivamo kiralnom fazom ili uvrnutom nematskom fazom zbog njene kiralnosti. Izraz holesterik dolazi od njegovog prvog zapažanja kada se ova faza materije prvi put pojavila u derivatima holesterola. Možemo posmatrati ovu vrstu faze koja pokazuje uvrtanje molekula, koji su okomiti na direktorijum gde je osa molekula paralelna sa direktorom.
Slika 02: Holesterična faza
Postoji konačan ugao uvijanja između susednih molekula u ovoj fazi zbog asimetričnog pakovanja molekula. Ova vrsta pakovanja uzrokuje kiralni poredak dužeg dometa. Obično definišemo kiralnu visinu ili "p" u vezi sa osobinama holesteričnih tečnih kristala gde se odnosi na razdaljinu na kojoj molekuli tečnih kristala prolaze kroz puni krug (okret od 360 stepeni).
Koja je razlika između nematskih smektičkih i holesteričnih tečnih kristala?
Nematske, smektičke i holesterične faze su tri različite faze materije koje potpadaju pod termotropne tečne kristale. Ključna razlika između nematičkih smektičkih i holesteričnih tečnih kristala je u tome što nematski tečni kristali nemaju uređenu strukturu molekula, a smektički tečni kristali imaju slojevitu molekularnu strukturu, dok holesterični tečni kristali imaju molekule u uvrnutom i kiralnom rasporedu.
U nastavku je sažetak razlike između nematskih smektičkih i holesteričnih tečnih kristala u obliku tabele.
Sažetak – Nematični smektički vs holesterični tečni kristali
Nematske, smektičke i holesterične faze su tri različite faze materije koje potpadaju pod termotropne tečne kristale. Ključna razlika između nematskih, smektičkih i holesteričnih tečnih kristala je u tome što nematski tečni kristali nemaju uređenu strukturu molekula, a smektički tečni kristali imaju slojevitu molekularnu strukturu, dok holesterični tečni kristali imaju molekule u uvrnutom i kiralnom rasporedu.
