Nøkkelforskjellen mellom nematiske smektiske og kolesteriske flytende krystaller er strukturen deres. Nematiske flytende krystaller har ingen ordnet struktur av molekyler, og smektiske flytende krystaller har en lagdelt molekylstruktur, mens kolesteriske flytende krystaller har molekylene i et vridd og kir alt arrangement.
Begrepet flytende krystaller kan defineres som en fase av materie som har egenskaper mellom egenskapene til konvensjonelle væsker og faste krystaller. For eksempel kan en flytende krystall flyte som en væske, men molekylene i den flytende krystallen har en tendens til å være orientert i en krystalllignende natur. Det er tre hovedfaser der flytende krystaller kan forekomme: termotropiske flytende krystaller, lyotrope flytende krystaller og metallotrope flytende krystaller. Det finnes flere typer termotropiske flytende krystaller også. Disse typene inkluderer nematiske krystaller, smektiske krystaller, kiral fase eller vridd nematikk, diskotisk fase og koniske faser.
Hva er Nematic flytende krystaller?
Nematiske flytende krystaller er en av de vanligste typene flytende krystaller. Begrepet "nematisk" kommer fra en gresk opprinnelse hvor det har betydningen "tråd". Dette er fordi dette begrepet stammer fra de topologiske defektene som vises som tråder. Norm alt kalles disse topologiske defektene i nematikk disklinasjoner. Dessuten har nematikk en tendens til å vise en type defekt kjent som "hedgehog" topologiske defekter.
Vanligvis har den nematiske fasen kalamitiske eller stavformede organiske molekyler som ikke har noen posisjonsrekkefølge. Men disse molekylene har en tendens til å justere seg selv for å ha lang rekkevidde retningsrekkefølge med lange akser som er omtrent parallelle med hverandre. Derfor er molekylene i denne fasen fri til å flyte, og massesenteret til disse molekylene har en tendens til å fordele seg tilfeldig, lik en væske. Imidlertid har disse molekylene en tendens til å opprettholde langdistanseretningsrekkefølgen som ligner på en fast fase.
For det meste er nematiske faser enaksede. Dette betyr at disse molekylene har én akse (den kalles "directrix") som er lang. Dette er den foretrukne aksen, og de to andre aksene er likeverdige med hverandre, og vi kan tilnærme dem som sylindre eller stenger. Videre kan det være biaksiale nematikker som har ikke bare orienteringen lik i sin lange akse, men de har også en tendens til å orientere seg langs en sekundær akse.
Molekylene i den nematiske fasen viser fluiditet som ligner på fluiditeten i en vanlig isotrop væske. Imidlertid kan vi enkelt justere molekylene i denne fasen gjennom påføring av et eksternt magnetisk eller elektrisk felt. Når disse molekylene er justert i en rekkefølge, viser den nematiske fasen optiske egenskaper til enaksede krystaller, og derfor er disse fasene svært nyttige i flytende krystallskjermer.
Hva er Smectic Liquid Crystals?
Smectic flytende krystaller er en type flytende krystaller som har veldefinerte lag med molekyler som er i stand til å gli over hverandre. Denne oppførselen ligner på glideeffektene gitt av såpe. Dessuten forekommer smektiske flytende krystaller ved temperaturer lavere enn for de nematiske flytende krystallene. Begrepet smektisk stammer fra det latinske ordet "smectius" som betyr "rengjøring"; med andre ord betyr det tilstedeværelsen av såpe-lignende egenskaper. Derfor er den smektiske fasen plassert i rekkefølge langs én retning.
Figur 01: Smektisk A-fase i venstre og smektisk C-fase i høyre
Vi kan observere to forskjellige smektiske faser som smektisk A-fase og smektisk C-fase. Den smektiske A-fasen har molekylene orientert sammen med det normale laget, mens smektisk C har molekylene vippet bort fra seg. Dessuten vises denne typen fase som en væske i lagene. Det kan imidlertid være mange forskjellige typer smektiske faser som er forskjellige fra hverandre i henhold til type og grad av posisjons- og orienteringsrekkefølge.
Hva er kolesteriske flytende krystaller?
Kolesteriske flytende krystaller er en type flytende krystaller laget kun av kirale molekyler. Denne typen fase viser kiralitet. Ofte kaller vi denne fasen en chiral fase eller en vridd nematisk fase på grunn av dens chiralitet. Begrepet kolesterisk kommer fra dens første observasjon der denne fasen av materie først dukket opp i kolesterolderivater. Vi kan observere denne typen fase som viser en vridning av molekylene, som er vinkelrett på direktøren der molekylaksen er parallell med direktøren.
Figur 02: Kolesterisk fase
Det er en begrenset vrivinkel mellom de tilstøtende molekylene i denne fasen på grunn av den asymmetriske pakkingen av molekylene. Denne typen pakking forårsaker en chiral rekkefølge med lengre rekkevidde. Vanligvis definerer vi kiral tonehøyde eller "p" angående egenskapene til kolesteriske flytende krystaller der det refererer til avstanden som flytende krystallmolekylene gjennomgår en helsirkel vri (360-graders vridning).
Hva er forskjellen mellom nematiske smektiske og kolesteriske flytende krystaller?
Nematiske, smektiske og kolesteriske faser er tre forskjellige faser av materie som kommer under termotropiske flytende krystaller. Den viktigste forskjellen mellom nematiske smektiske og kolesteriske flytende krystaller er at nematiske flytende krystaller ikke har noen ordnet struktur av molekyler, og smektiske flytende krystaller har en lagdelt molekylstruktur, mens kolesteriske flytende krystaller har molekyler i et vridd og kir alt arrangement.
Nedenfor er en oppsummering av forskjellen mellom nematiske smektiske og kolesteriske flytende krystaller i tabellform.
Sammendrag – Nematic Smectic vs Cholesteric Liquid Crystals
Nematiske, smektiske og kolesteriske faser er tre forskjellige faser av materie som kommer under termotropiske flytende krystaller. Hovedforskjellen mellom nematiske, smektiske og kolesteriske flytende krystaller er at nematiske flytende krystaller ikke har noen ordnet struktur av molekyler, og smektiske flytende krystaller har lagdelt molekylstruktur, mens kolesteriske flytende krystaller har molekylene i et vridd og kir alt arrangement.
