Nøgleforskellen mellem nematiske smektiske og kolesteriske flydende krystaller er deres struktur. Nematiske flydende krystaller har ingen ordnet struktur af molekyler, og smektiske flydende krystaller har en lagdelt molekylær struktur, hvorimod kolesteriske flydende krystaller har molekylerne i et snoet og chir alt arrangement.
Udtrykket flydende krystaller kan defineres som en fase af stof, der har egenskaber mellem egenskaberne for konventionelle væsker og faste krystaller. For eksempel kan en flydende krystal flyde som en væske, men molekylerne i den flydende krystal har tendens til at være orienteret i en krystallignende natur. Der er tre hovedfaser, hvor de flydende krystaller kan forekomme: termotropiske flydende krystaller, lyotrope flydende krystaller og metallotrope flydende krystaller. Der er også flere typer termotropiske flydende krystaller. Disse typer omfatter nematiske krystaller, smektiske krystaller, chiral fase eller snoet nematik, diskotisk fase og keglefaser.
Hvad er Nematic flydende krystaller?
Nematiske flydende krystaller er en af de mest almindelige typer flydende krystaller. Udtrykket "nematisk" kommer fra en græsk oprindelse, hvor det har betydningen "tråd". Dette skyldes, at dette udtryk stammer fra de topologiske defekter, der vises som tråde. Norm alt benævnes disse topologiske defekter i nematikum disklinationer. Desuden har nematikerne en tendens til at udvise en type defekt kendt som "hedgehog" topologiske defekter.
Den nematiske fase har typisk kalamitiske eller stavformede organiske molekyler, der ikke har nogen positionsbestemt orden. Men disse molekyler har en tendens til at justere sig selv for at have lang rækkefølge, der har lange akser, der er nogenlunde parallelle med hinanden. Derfor er molekylerne i denne fase fri til at flyde, og disse molekylers massecenter har en tendens til at fordele sig tilfældigt, svarende til en væske. Disse molekyler har dog en tendens til at opretholde den langrækkende retningsbestemte rækkefølge svarende til en fast fase.
For det meste er nematiske faser enaksede. Dette betyder, at disse molekyler har en akse (den er navngivet som "directrix"), der er lang. Dette er den foretrukne akse, og de to andre akser svarer til hinanden, og vi kan tilnærme dem som cylindre eller stænger. Ydermere kan der være biaksiale nematik, hvis orientering ikke kun er ens i deres lange akse, men de har også en tendens til at orientere sig langs en sekundær akse.
Molekylerne i den nematiske fase viser fluiditet, der svarer til fluiditeten i en almindelig isotrop væske. Men vi kan nemt justere molekylerne i denne fase gennem påføring af et eksternt magnetisk eller elektrisk felt. Når disse molekyler er justeret i en rækkefølge, viser den nematiske fase optiske egenskaber af enaksede krystaller, og derfor er disse faser meget nyttige i flydende krystalskærme.
Hvad er Smectic Liquid Crystals?
Smectic flydende krystaller er en type flydende krystaller, der har veldefinerede lag af molekyler, der er i stand til at glide hen over hinanden. Denne adfærd ligner de glidende effekter givet af sæbe. Desuden forekommer smektiske flydende krystaller ved temperaturer, der er lavere end for de nematiske flydende krystaller. Udtrykket smektisk stammer fra det latinske ord "smectius", som betyder "rengøring"; med andre ord betyder det tilstedeværelsen af sæbelignende egenskaber. Derfor er den smektiske fase placeret i rækkefølge langs én retning.
Figur 01: Smektisk A-fase i venstre og smektisk C-fase i højre
Vi kan observere to forskellige smektiske faser som smektisk A-fase og smektisk C-fase. Den smektiske A-fase har molekylerne orienteret sammen med det normale lag, hvorimod smektisk C har sine molekyler vippet væk fra sig. Desuden optræder denne type fase som en væske i lagene. Der kan dog være mange forskellige typer af smektiske faser, der er forskellige fra hinanden alt efter typen og graden af positions- og orienteringsrækkefølge.
Hvad er kolesteriske flydende krystaller?
Kolesteriske flydende krystaller er en type flydende krystaller, der kun er lavet af chirale molekyler. Denne type fase viser chiralitet. Ofte kalder vi denne fase for en chiral fase eller en snoet nematisk fase på grund af dens chiralitet. Udtrykket kolesterisk kommer fra dets første observation, hvor denne fase af stof først dukkede op i kolesterolderivater. Vi kan observere denne type fase, der udviser en snoning af molekylerne, som er vinkelrette på direktøren, hvor molekylaksen er parallel med direktøren.
Figur 02: Kolesterisk fase
Der er en endelig drejningsvinkel mellem de tilstødende molekyler i denne fase på grund af den asymmetriske pakning af molekylerne. Denne type pakning forårsager en chiral orden med længere rækkevidde. Norm alt definerer vi chiral pitch eller "p" med hensyn til egenskaberne af kolesteriske flydende krystaller, hvor det refererer til den afstand, over hvilken de flydende krystalmolekyler gennemgår en fuldcirkeldrejning (360 graders drejning).
Hvad er forskellen mellem nematiske smektiske og kolesteriske flydende krystaller?
Nematiske, smektiske og kolesteriske faser er tre forskellige faser af stof, der falder ind under termotropiske flydende krystaller. Den vigtigste forskel mellem nematiske smektiske og kolesteriske flydende krystaller er, at nematiske flydende krystaller ikke har nogen ordnet struktur af molekyler, og smektiske flydende krystaller har en lagdelt molekylær struktur, hvorimod kolesteriske flydende krystaller har molekyler i et snoet og chir alt arrangement.
Nedenfor er en oversigt over forskellen mellem nematiske smektiske og kolesteriske flydende krystaller i tabelform.
Opsummering – Nematic Smectic vs Cholesteric Liquid Crystals
Nematiske, smektiske og kolesteriske faser er tre forskellige faser af stof, der falder ind under termotropiske flydende krystaller. Den vigtigste forskel mellem nematiske, smektiske og kolesteriske flydende krystaller er, at nematiske flydende krystaller ikke har nogen ordnet struktur af molekyler, og smektiske flydende krystaller har lagdelt molekylær struktur, hvorimod kolesteriske flydende krystaller har molekylerne i et snoet og chir alt arrangement.
