Nyckelskillnaden mellan nematiska smektiska och kolesteriska flytande kristaller är deras struktur. Nematiska flytande kristaller har ingen ordnad struktur av molekyler, och smektiska flytande kristaller har en skiktad molekylstruktur, medan kolesteriska flytande kristaller har molekylerna i ett vridet och kir alt arrangemang.
Termen flytande kristaller kan definieras som en fas av materia som har egenskaper mellan egenskaperna hos konventionella vätskor och fasta kristaller. Till exempel kan en flytande kristall flyta som en vätska, men molekylerna i den flytande kristallen tenderar att vara orienterade i en kristallliknande natur. Det finns tre huvudfaser där de flytande kristallerna kan förekomma: termotropa flytande kristaller, lyotropa flytande kristaller och metallotropa flytande kristaller. Det finns flera typer av termotropiska flytande kristaller också. Dessa typer inkluderar nematiska kristaller, smektiska kristaller, kiral fas eller vridna nematiska, diskotiska faser och koniska faser.
Vad är Nematic flytande kristaller?
Nematiska flytande kristaller är en av de vanligaste typerna av flytande kristaller. Termen "nematisk" kommer från ett grekiskt ursprung där det har betydelsen "tråd". Detta beror på att denna term härstammar från de topologiska defekter som visas som trådar. Norm alt benämns dessa topologiska defekter i nematikum för disklinationer. Dessutom tenderar nematikum att uppvisa en typ av defekt som kallas "igelkotts" topologiska defekter.
Vanligtvis har den nematiska fasen kalamitiska eller stavformade organiska molekyler som inte har någon positionsordning. Men dessa molekyler tenderar att självjustera för att ha långdistansriktningsordning med långa axlar som är ungefär parallella med varandra. Därför är molekylerna i denna fas fria att flöda, och dessa molekylers masscentrum tenderar att fördela sig slumpmässigt, liknande en vätska. Dessa molekyler tenderar dock att bibehålla den långdistansriktningsordning som liknar en fast fas.
De nematiska faserna är oftast enaxliga. Detta betyder att dessa molekyler har en axel (den kallas "directrix") som är lång. Detta är den föredragna axeln, och de andra två axlarna är likvärdiga med varandra, och vi kan approximera dem som cylindrar eller stavar. Dessutom kan det förekomma biaxiala nematik som inte bara har samma orientering i sin långa axel utan också att de tenderar att orientera sig längs en sekundär axel.
Molekylerna i den nematiska fasen uppvisar fluiditet som liknar fluiditeten i en vanlig isotrop vätska. Men vi kan enkelt rikta in molekylerna i denna fas genom applicering av ett externt magnetiskt eller elektriskt fält. När dessa molekyler är inriktade i en ordning, visar den nematiska fasen optiska egenskaper hos enaxliga kristaller, och därför är dessa faser mycket användbara i flytande kristallskärmar.
Vad är Smectic Liquid Crystals?
Smectic flytande kristaller är en typ av flytande kristaller som har väldefinierade lager av molekyler som kan glida över varandra. Detta beteende liknar de glidande effekterna som tvål ger. Dessutom förekommer smektiska flytande kristaller vid temperaturer som är lägre än den för de nematiska flytande kristallerna. Termen smektisk kommer från det latinska ordet "smectius" som betyder "städning"; med andra ord betyder det närvaron av tvålliknande egenskaper. Därför är den smektiska fasen placerad i ordning längs en riktning.
Figur 01: Smektisk A-fas i vänster och smektisk C-fas i höger
Vi kan observera två olika smektiska faser som smektisk A-fas och smektisk C-fas. Den smektiska A-fasen har molekylerna orienterade tillsammans med det normala skiktet, medan smektiska C har sina molekyler lutade bort från sig. Dessutom uppträder denna typ av fas som en vätska i skikten. Det kan dock finnas många olika typer av smektiska faser som skiljer sig från varandra beroende på typen och graden av positions- och orienteringsordning.
Vad är kolesteriska flytande kristaller?
Kolesteriska flytande kristaller är en typ av flytande kristaller gjorda endast av kirala molekyler. Denna typ av fas visar kiralitet. Ofta kallar vi denna fas för en kiral fas eller en vriden nematisk fas på grund av dess kiralitet. Termen kolesterisk kommer från dess första observation där denna fas av materia först dök upp i kolesterolderivat. Vi kan observera denna typ av fas som uppvisar en vridning av molekylerna, som är vinkelräta mot direktören där molekylaxeln är parallell med direktören.
Figur 02: Kolesterisk fas
Det finns en ändlig vridningsvinkel mellan de intilliggande molekylerna i denna fas på grund av den asymmetriska packningen av molekylerna. Denna typ av packning orsakar en kiral ordning med längre räckvidd. Vanligtvis definierar vi kiral tonhöjd eller "p" när det gäller egenskaperna hos kolesteriska flytande kristaller där det hänvisar till det avstånd över vilket de flytande kristallmolekylerna genomgår en helcirkelvridning (360-graders vridning).
Vad är skillnaden mellan nematiska smektiska och kolesteriska flytande kristaller?
Nematiska, smektiska och kolesteriska faser är tre olika faser av materia som hamnar under termotropiska flytande kristaller. Den viktigaste skillnaden mellan nematiska smektiska och kolesteriska flytande kristaller är att nematiska flytande kristaller inte har någon ordnad struktur av molekyler, och smektiska flytande kristaller har en skiktad molekylstruktur, medan kolesteriska flytande kristaller har molekyler i ett vridet och kir alt arrangemang.
Nedan är en sammanfattning av skillnaden mellan nematiska smektiska och kolesteriska flytande kristaller i tabellform.
Sammanfattning – Nematic Smectic vs Cholesteric Liquid Crystals
Nematiska, smektiska och kolesteriska faser är tre olika faser av materia som hamnar under termotropiska flytande kristaller. Den viktigaste skillnaden mellan nematiska, smektiska och kolesteriska flytande kristaller är att nematiska flytande kristaller inte har någon ordnad struktur av molekyler, och smektiska flytande kristaller har skiktad molekylstruktur, medan kolesteriska flytande kristaller har molekylerna i ett vridet och kir alt arrangemang.
