La diferencia clave entre los cristales líquidos nemáticos esmécticos y colestéricos es su estructura. Los cristales líquidos nemáticos no tienen una estructura ordenada de moléculas, y los cristales líquidos esmécticos tienen una estructura molecular en capas, mientras que los cristales líquidos colestéricos tienen las moléculas en una disposición retorcida y quiral.
El término cristales líquidos se puede definir como una fase de la materia que tiene propiedades intermedias entre las propiedades de los líquidos convencionales y los cristales sólidos. Por ejemplo, un cristal líquido puede fluir como un líquido, pero las moléculas del cristal líquido tienden a orientarse en una naturaleza cristalina. Hay tres fases principales en las que pueden ocurrir los cristales líquidos: cristales líquidos termotrópicos, cristales líquidos liotrópicos y cristales líquidos metalotrópicos. También hay varios tipos de cristales líquidos termotrópicos. Estos tipos incluyen cristales nemáticos, cristales esmécticos, fase quiral o nemática retorcida, fase discótica y fases cónicas.
¿Qué son los cristales líquidos nemáticos?
Los cristales líquidos nemáticos son uno de los tipos más comunes de cristales líquidos. El término “nemático” proviene de un origen griego donde tiene el significado de “hilo”. Esto se debe a que este término se originó a partir de los defectos topológicos que aparecen como hilos. Normalmente, estos defectos topológicos en nemática se denominan disclinaciones. Además, la nemática tiende a exhibir un tipo de defecto conocido como defectos topológicos de "erizo".
Típicamente, la fase nemática tiene moléculas orgánicas calamíticas o en forma de varilla que no tienen orden posicional. Pero estas moléculas tienden a autoalinearse para tener un orden direccional de largo alcance con ejes largos que son aproximadamente paralelos entre sí. Por lo tanto, las moléculas en esta fase pueden fluir libremente y el centro de masa de estas moléculas tiende a distribuirse aleatoriamente, de forma similar a un líquido. Sin embargo, estas moléculas tienden a mantener el orden direccional de largo alcance similar a una fase sólida.
La mayoría de las fases nemáticas son uniaxiales. Esto significa que estas moléculas tienen un eje (se denomina "directriz") que es largo. Este es el eje preferido, y los otros dos ejes son equivalentes entre sí, y podemos aproximarlos como cilindros o barras. Además, puede haber nemáticas biaxiales que no solo tengan una orientación similar en su eje largo, sino que también tiendan a orientarse a lo largo de un eje secundario.
Las moléculas de la fase nemática muestran una fluidez similar a la fluidez de un líquido isotrópico ordinario. Sin embargo, podemos alinear fácilmente las moléculas en esta fase mediante la aplicación de un campo magnético o eléctrico externo. Cuando estas moléculas se alinean en un orden, la fase nemática muestra propiedades ópticas de cristales uniaxiales y, por lo tanto, estas fases son muy útiles en pantallas de cristal líquido.
¿Qué son los cristales líquidos esmécticos?
Los cristales líquidos esmécticos son un tipo de cristales líquidos que tienen capas bien definidas de moléculas que pueden deslizarse unas sobre otras. Este comportamiento es similar a los efectos deslizantes que da el jabón. Además, los cristales líquidos esmécticos se producen a temperaturas inferiores a las de los cristales líquidos nemáticos. El término esméctico tiene su origen en la palabra latina “smectius” que significa “limpieza”; en otras palabras, significa la presencia de propiedades jabonosas. Por lo tanto, la fase esméctica se coloca en orden a lo largo de una dirección.
Figura 01: Fase esméctica A a la izquierda y fase esméctica C a la derecha
Podemos observar dos fases esmécticas diferentes como fase A esméctica y fase C esméctica. La fase esméctica A tiene las moléculas orientadas junto con la capa normal, mientras que la fase esméctica C tiene sus moléculas inclinadas hacia afuera. Además, este tipo de fase aparece como un líquido dentro de las capas. Sin embargo, puede haber muchos tipos diferentes de fases esmécticas que son diferentes entre sí según el tipo y grado de orden posicional y orientacional.
¿Qué son los cristales líquidos colestéricos?
Los cristales líquidos colestéricos son un tipo de cristales líquidos formados únicamente por moléculas quirales. Este tipo de fase muestra quiralidad. A menudo, llamamos a esta fase fase quiral o fase nemática retorcida debido a su quiralidad. El término colestérico proviene de su primera observación donde esta fase de la materia apareció por primera vez en los derivados del colesterol. Podemos observar este tipo de fase exhibiendo una torsión de las moléculas, las cuales son perpendiculares al director donde el eje molecular es paralelo al director.
Figura 02: Fase colestérica
Hay un ángulo de giro finito entre las moléculas adyacentes en esta fase debido al empaquetamiento asimétrico de las moléculas. Este tipo de empaquetamiento provoca un orden quiral de mayor alcance. Por lo general, definimos el tono quiral o "p" con respecto a las propiedades de los cristales líquidos colestéricos donde se refiere a la distancia sobre la cual las moléculas de cristal líquido experimentan un giro de círculo completo (giro de 360 grados).
¿Cuál es la diferencia entre los cristales líquidos colestéricos y esmécticos nemáticos?
Las fases nemática, esméctica y colestérica son tres fases diferentes de la materia que se encuentran bajo los cristales líquidos termotrópicos. La diferencia clave entre los cristales líquidos nemáticos esmécticos y colestéricos es que los cristales líquidos nemáticos no tienen una estructura ordenada de moléculas, y los cristales líquidos esmécticos tienen una estructura molecular en capas, mientras que los cristales líquidos colestéricos tienen moléculas en una disposición retorcida y quiral.
A continuación se muestra un resumen de la diferencia entre los cristales líquidos colestéricos y esmécticos nemáticos en forma tabular.
Resumen – Esméctico nemático frente a cristales líquidos colestéricos
Las fases nemática, esméctica y colestérica son tres fases diferentes de la materia que se encuentran bajo los cristales líquidos termotrópicos. La diferencia clave entre los cristales líquidos nemáticos, esmécticos y colestéricos es que los cristales líquidos nemáticos no tienen una estructura ordenada de moléculas, y los cristales líquidos esmécticos tienen una estructura molecular en capas, mientras que los cristales líquidos colestéricos tienen las moléculas en una disposición retorcida y quiral.
