Η βασική διαφορά μεταξύ των νηματικών σμηκτικών και των χοληστερικών υγρών κρυστάλλων είναι η δομή τους. Οι νηματοειδείς υγροί κρύσταλλοι δεν έχουν διατεταγμένη δομή μορίων και οι σμηκτικοί υγροί κρύσταλλοι έχουν μοριακή δομή σε στρώματα, ενώ οι χοληστερικοί υγροί κρύσταλλοι έχουν τα μόρια σε στριμμένη και χειρόμορφη διάταξη.
Ο όρος υγροί κρύσταλλοι μπορεί να οριστεί ως μια φάση ύλης που έχει ιδιότητες μεταξύ των ιδιοτήτων των συμβατικών υγρών και των στερεών κρυστάλλων. Για παράδειγμα, ένας υγρός κρύσταλλος μπορεί να ρέει σαν υγρό, αλλά τα μόρια του υγρού κρυστάλλου τείνουν να είναι προσανατολισμένα σε μια φύση που μοιάζει με κρύσταλλο. Υπάρχουν τρεις κύριες φάσεις στις οποίες μπορεί να εμφανιστούν οι υγροί κρύσταλλοι: θερμοτροπικοί υγροί κρύσταλλοι, λυοτροπικοί υγροί κρύσταλλοι και μεταλλοτροπικοί υγροί κρύσταλλοι. Υπάρχουν επίσης διάφοροι τύποι θερμοτροπικών υγρών κρυστάλλων. Αυτοί οι τύποι περιλαμβάνουν νηματικούς κρυστάλλους, σμηκτικούς κρυστάλλους, χειρόμορφη φάση ή συνεστραμμένους νηματικούς, δισκοτική φάση και κωνικές φάσεις.
Τι είναι οι υγροί κρύσταλλοι Nematic;
Οι Νηματικοί υγροί κρύσταλλοι είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους τύπους υγρών κρυστάλλων. Ο όρος «νηματικός» προέρχεται από την ελληνική προέλευση όπου έχει τη σημασία «νήμα». Αυτό συμβαίνει επειδή αυτός ο όρος προήλθε από τα τοπολογικά ελαττώματα που εμφανίζονται ως νήματα. Κανονικά, αυτά τα τοπολογικά ελαττώματα στα νηματικά ονομάζονται διακρίσεις. Επιπλέον, τα νηματικά τείνουν να εμφανίζουν έναν τύπο ελαττώματος γνωστό ως τοπολογικά ελαττώματα «σκαντζόχοιρου».
Τυπικά, η νηματική φάση έχει καλαμιτικά ή σε σχήμα ράβδου οργανικά μόρια που δεν έχουν διάταξη θέσης. Αλλά αυτά τα μόρια τείνουν να αυτοευθυγραμμίζονται για να έχουν κατευθυντική σειρά μεγάλης εμβέλειας με μακρούς άξονες που είναι περίπου παράλληλοι μεταξύ τους. Επομένως, τα μόρια σε αυτή τη φάση είναι ελεύθερα να ρέουν και το κέντρο μάζας αυτών των μορίων τείνει να κατανέμεται τυχαία, παρόμοια με ένα υγρό. Ωστόσο, αυτά τα μόρια τείνουν να διατηρούν την κατευθυντική σειρά μεγάλης εμβέλειας παρόμοια με μια στερεά φάση.
Κυρίως, οι νηματικές φάσεις είναι μονοαξονικές. Αυτό σημαίνει ότι αυτά τα μόρια έχουν έναν άξονα (ονομάζεται "directrix") που είναι μακρύς. Αυτός είναι ο προτιμώμενος άξονας και οι άλλοι δύο άξονες είναι ισοδύναμοι μεταξύ τους και μπορούμε να τους προσεγγίσουμε ως κύλινδρους ή ράβδους. Επιπλέον, μπορεί να υπάρχουν διαξονικά νηματικά που έχουν όχι μόνο παρόμοιο προσανατολισμό στον μακρύ άξονά τους αλλά και τείνουν να προσανατολίζονται κατά μήκος ενός δευτερεύοντος άξονα.
Τα μόρια της νηματικής φάσης δείχνουν ρευστότητα παρόμοια με τη ρευστότητα σε ένα συνηθισμένο ισότροπο υγρό. Ωστόσο, μπορούμε εύκολα να ευθυγραμμίσουμε τα μόρια σε αυτή τη φάση μέσω της εφαρμογής ενός εξωτερικού μαγνητικού ή ηλεκτρικού πεδίου. Όταν αυτά τα μόρια ευθυγραμμίζονται σε μια σειρά, η νηματική φάση εμφανίζει οπτικές ιδιότητες μονοαξονικών κρυστάλλων, και ως εκ τούτου, αυτές οι φάσεις είναι πολύ χρήσιμες σε οθόνες υγρών κρυστάλλων.
Τι είναι οι υγροί κρύσταλλοι Smectic;
Οι Smectic υγροί κρύσταλλοι είναι ένας τύπος υγρών κρυστάλλων που έχουν καλά καθορισμένα στρώματα μορίων που μπορούν να ολισθαίνουν το ένα πάνω στο άλλο. Αυτή η συμπεριφορά είναι παρόμοια με τα εφέ ολίσθησης που δίνει το σαπούνι. Επιπλέον, οι σμηκτικοί υγροί κρύσταλλοι εμφανίζονται σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από αυτές των νηματικών υγρών κρυστάλλων. Ο όρος smectic προέρχεται από τη λατινική λέξη «smectius» που σημαίνει «καθάρισμα». με άλλα λόγια, σημαίνει την παρουσία ιδιοτήτων που μοιάζουν με σαπούνι. Επομένως, η σμηκτική φάση τοποθετείται με τη σειρά κατά μήκος μίας κατεύθυνσης.
Εικόνα 01: Smectic A φάση στην αριστερή και smectic C φάση στη δεξιά
Μπορούμε να παρατηρήσουμε δύο διαφορετικές σμηκτικές φάσεις ως σμηκτική φάση Α και σμηκτική φάση Γ. Η σμεκτική φάση Α έχει τα μόρια προσανατολισμένα μαζί με την κανονική στιβάδα, ενώ η σμηκτική C έχει τα μόριά της στραμμένα μακριά από αυτήν. Επιπλέον, αυτός ο τύπος φάσης εμφανίζεται ως υγρό μέσα στα στρώματα. Ωστόσο, μπορεί να υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι σμηκτικών φάσεων που διαφέρουν μεταξύ τους ανάλογα με τον τύπο και τον βαθμό της θέσης και της σειράς προσανατολισμού.
Τι είναι οι χοληστερικοί υγροί κρύσταλλοι;
Οι χοληστερικοί υγροί κρύσταλλοι είναι ένας τύπος υγρών κρυστάλλων που αποτελούνται μόνο από χειρόμορφα μόρια. Αυτός ο τύπος φάσης δείχνει χειραλικότητα. Συχνά, ονομάζουμε αυτή τη φάση χειρόμορφη φάση ή στριμμένη νηματική φάση λόγω της χειρομορφίας της. Ο όρος χοληστερικός προέρχεται από την πρώτη του παρατήρηση όπου αυτή η φάση της ύλης εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε παράγωγα χοληστερόλης. Μπορούμε να παρατηρήσουμε αυτόν τον τύπο φάσης να παρουσιάζει μια συστροφή των μορίων, τα οποία είναι κάθετα στη διεύθυνση όπου ο μοριακός άξονας είναι παράλληλος προς τη διεύθυνση.
Εικόνα 02: Χοληστερική Φάση
Υπάρχει μια πεπερασμένη γωνία συστροφής μεταξύ των γειτονικών μορίων σε αυτή τη φάση λόγω της ασύμμετρης συσσώρευσης των μορίων. Αυτός ο τύπος συσκευασίας προκαλεί μια χειρόμορφη σειρά μεγαλύτερης εμβέλειας. Συνήθως, ορίζουμε χειρόμορφο βήμα ή "p" σχετικά με τις ιδιότητες των χοληστερικών υγρών κρυστάλλων όπου αναφέρεται στην απόσταση στην οποία τα μόρια υγρών κρυστάλλων υφίστανται μια συστροφή πλήρους κύκλου (στρέψη 360 μοιρών).
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των Nematic Smectic και των Χοληστερικών Υγρών Κρυστάλλων;
Νηματικές, σμηκτικές και χοληστερικές φάσεις είναι τρεις διαφορετικές φάσεις της ύλης που βρίσκονται κάτω από θερμοτροπικούς υγρούς κρυστάλλους. Η βασική διαφορά μεταξύ των νηματικών σμηκτικών και χοληστερικών υγρών κρυστάλλων είναι ότι οι νηματοειδείς υγροί κρύσταλλοι δεν έχουν διατεταγμένη δομή μορίων και οι σμηκτικοί υγροί κρύσταλλοι έχουν μοριακή δομή σε στρώσεις, ενώ οι χοληστερικοί υγροί κρύσταλλοι έχουν μόρια σε στριμμένη και χειρόμορφη διάταξη.
Ακολουθεί μια περίληψη της διαφοράς μεταξύ των νηματικών σμηκτικών και των χοληστερικών υγρών κρυστάλλων σε μορφή πίνακα.
Σύνοψη – Nematic Smectic vs Cholesteric Liquid Crystals
Νηματικές, σμηκτικές και χοληστερικές φάσεις είναι τρεις διαφορετικές φάσεις της ύλης που βρίσκονται κάτω από θερμοτροπικούς υγρούς κρυστάλλους. Η βασική διαφορά μεταξύ των νηματικών, σμηκτικών και χοληστερικών υγρών κρυστάλλων είναι ότι οι νηματοειδείς υγροί κρύσταλλοι δεν έχουν διατεταγμένη δομή μορίων και οι σμηκτικοί υγροί κρύσταλλοι έχουν μοριακή δομή σε στρώματα, ενώ οι χοληστερικοί υγροί κρύσταλλοι έχουν τα μόρια σε στριμμένη και χειρόμορφη διάταξη..
