Pagrindinis skirtumas tarp nematinių smektinių ir cholesterinių skystųjų kristalų yra jų struktūra. Nematiniai skystieji kristalai neturi tvarkingos molekulių struktūros, o smektiniai skystieji kristalai turi sluoksniuotą molekulinę struktūrą, o cholesterinių skystųjų kristalų molekulės yra susuktos ir chiralinės.
Sąvoka „skystieji kristalai“gali būti apibrėžta kaip medžiagos fazė, kurios savybės yra tarp įprastų skysčių ir kietųjų kristalų savybių. Pavyzdžiui, skystasis kristalas gali tekėti kaip skystis, tačiau skystųjų kristalų molekulės paprastai yra orientuotos į kristalą. Yra trys pagrindinės fazės, kuriose gali susidaryti skystieji kristalai: termotropiniai skystieji kristalai, liotropiniai skystieji kristalai ir metalotropiniai skystieji kristalai. Taip pat yra keletas termotropinių skystųjų kristalų tipų. Šie tipai apima nematinius kristalus, smektinius kristalus, chiralinę fazę arba susuktą nematiką, disko fazę ir kūginę fazę.
Kas yra nematiniai skystieji kristalai?
Nematiniai skystieji kristalai yra vienas iš labiausiai paplitusių skystųjų kristalų tipų. Terminas „nematic“kilęs iš graikų kalbos, kur jis reiškia „sriegis“. Taip yra todėl, kad šis terminas atsirado dėl topologinių defektų, kurie atsiranda kaip siūlai. Paprastai šie topologiniai nematikos defektai vadinami disklinacijomis. Be to, nematikai linkę turėti tokio tipo defektų, žinomų kaip „ežio“topologiniai defektai.
Paprastai nematinėje fazėje yra kalamitų arba lazdelės formos organinių molekulių, kurios neturi padėties tvarkos. Tačiau šios molekulės linkusios savaime išsilyginti, kad būtų ilgos krypties tvarka su ilgomis ašimis, kurios yra maždaug lygiagrečios viena kitai. Todėl šios fazės molekulės gali laisvai tekėti, o šių molekulių masės centras yra linkęs atsitiktinai pasiskirstyti, panašiai kaip skystis. Tačiau šios molekulės linkusios išlaikyti ilgo nuotolio krypties tvarką, panašią į kietąją fazę.
Dažniausiai nematinės fazės yra vienaašės. Tai reiškia, kad šios molekulės turi vieną ašį (ji vadinama „kryptimi“), kuri yra ilga. Tai yra pageidaujama ašis, o kitos dvi ašys yra lygiavertės viena kitai ir galime jas apytiksliai įvertinti kaip cilindrus ar strypus. Be to, gali būti dviašių nematikų, kurių ilgoji ašis yra ne tik panaši, bet ir linkusi orientuotis išilgai antrinės ašies.
Nematinės fazės molekulės rodo sklandumą, panašų į įprasto izotropinio skysčio sklandumą. Tačiau mes galime lengvai suderinti molekules šioje fazėje naudodami išorinį magnetinį ar elektrinį lauką. Kai šios molekulės yra sulygiuotos į tvarką, nematinė fazė parodo vienaašių kristalų optines savybes, todėl šios fazės yra labai naudingos skystųjų kristalų ekranuose.
Kas yra Smectic skystieji kristalai?
Smektiniai skystieji kristalai yra skystųjų kristalų tipas, turintis aiškiai apibrėžtus molekulių sluoksnius, kurie gali slysti vienas per kitą. Šis elgesys panašus į muilo slydimo efektus. Be to, smektiniai skystieji kristalai atsiranda žemesnėje temperatūroje nei nematinių skystųjų kristalų. Terminas smektikas kilęs iš lotyniško žodžio "smectius", kuris reiškia "valymas"; kitaip tariant, tai reiškia į muilą panašių savybių buvimą. Todėl smektinė fazė išdėstyta eilės tvarka viena kryptimi.
01 pav.: Smektinė A fazė kairėje ir smektinė C fazė dešinėje
Galime stebėti dvi skirtingas smektikos fazes kaip smektinę A fazę ir smektinę C fazę. Smektinės A fazės molekulės yra orientuotos kartu su normaliu sluoksniu, o smektinės C molekulės yra pasvirusios nuo jo. Be to, šio tipo fazė sluoksniuose atrodo kaip skystis. Tačiau gali būti daug skirtingų smektinių fazių tipų, kurios skiriasi viena nuo kitos pagal padėties ir orientacijos tvarkos tipą ir laipsnį.
Kas yra cholesteriniai skystieji kristalai?
Cholesteriniai skystieji kristalai yra skystųjų kristalų tipas, sudarytas tik iš chiralinių molekulių. Šio tipo fazė rodo chiralumą. Dažnai šią fazę vadiname chiraline faze arba susukta nematine faze dėl jos chiralumo. Terminas cholesterinis kilęs iš pirmojo stebėjimo, kai ši materijos fazė pirmą kartą pasirodė cholesterolio dariniuose. Galime stebėti tokio tipo fazę, kuri rodo molekulių sukimąsi, kurios yra statmenos režisieriui, kai molekulės ašis yra lygiagreti direktoriui.
02 pav. Cholesterinė fazė
Šioje fazėje tarp gretimų molekulių yra baigtinis posūkio kampas dėl asimetrinio molekulių sandarumo. Šio tipo pakavimas sukelia ilgesnio nuotolio chiralinę tvarką. Paprastai chiralinį žingsnį arba „p“apibrėžiame dėl cholesterinių skystųjų kristalų savybių, kur jis reiškia atstumą, per kurį skystųjų kristalų molekulės pasisuka visu apskritimu (360 laipsnių posūkis).
Kuo skiriasi nematiniai smektiniai ir cholesteriniai skystieji kristalai?
Nematinė, smektinė ir cholesterinė fazės yra trys skirtingos materijos fazės, patenkančios į termotropinius skystuosius kristalus. Pagrindinis skirtumas tarp nematinių smektinių ir cholesterinių skystųjų kristalų yra tas, kad nematiniai skystieji kristalai neturi tvarkingos molekulių struktūros, o smektiniai skystieji kristalai turi sluoksniuotą molekulinę struktūrą, o cholesterinių skystųjų kristalų molekulės yra susuktos ir chiralinės.
Toliau pateikiama skirtumų tarp nematinių smektinių ir cholesterinių skystųjų kristalų santrauka lentelės pavidalu.
Santrauka – nematiniai smektiniai ir cholesteriniai skystieji kristalai
Nematinė, smektinė ir cholesterinė fazės yra trys skirtingos materijos fazės, patenkančios į termotropinius skystuosius kristalus. Pagrindinis skirtumas tarp nematinių, smektinių ir cholesterinių skystųjų kristalų yra tas, kad nematiniai skystieji kristalai neturi tvarkingos molekulių struktūros, o smektinių skystųjų kristalų molekulinė struktūra yra sluoksniuota, o cholesterinių skystųjų kristalų molekulės yra susuktos ir chiralinės.
