Klíčovým rozdílem mezi nematickými smektickými a cholesterickými tekutými krystaly je jejich struktura. Nematické tekuté krystaly nemají žádnou uspořádanou strukturu molekul a smektické tekuté krystaly mají vrstvenou molekulární strukturu, zatímco cholesterické tekuté krystaly mají molekuly ve zkrouceném a chirálním uspořádání.
Pojem tekuté krystaly lze definovat jako fázi hmoty, která má vlastnosti mezi vlastnostmi běžných kapalin a pevných krystalů. Například tekutý krystal může proudit jako kapalina, ale molekuly tekutého krystalu mají tendenci být orientovány v krystalické povaze. Existují tři hlavní fáze, ve kterých se mohou tekuté krystaly vyskytovat: termotropní tekuté krystaly, lyotropní tekuté krystaly a metalotropní tekuté krystaly. Existuje také několik typů termotropních tekutých krystalů. Tyto typy zahrnují nematické krystaly, smektické krystaly, chirální fázi nebo zkroucené nematické, diskotickou fázi a kuželové fáze.
Co jsou nematické tekuté krystaly?
Nematické tekuté krystaly jsou jedním z nejběžnějších typů tekutých krystalů. Výraz „nematic“pochází z řeckého původu, kde má význam „nit“. Je to proto, že tento termín vznikl z topologických defektů, které se objevují jako vlákna. Normálně se tyto topologické defekty v nematice nazývají disklinace. Navíc nematici mají tendenci vykazovat typ defektu známého jako „ježčí“topologické defekty.
Nematická fáze má typicky kalamitické nebo tyčinkovité organické molekuly, které nemají žádné polohové uspořádání. Ale tyto molekuly mají tendenci se samy zarovnávat, aby měly směrový řád na dlouhé vzdálenosti s dlouhými osami, které jsou zhruba vzájemně rovnoběžné. Proto molekuly v této fázi volně proudí a těžiště těchto molekul má tendenci se náhodně distribuovat, podobně jako kapalina. Tyto molekuly však mají tendenci udržovat směrový řád na dlouhé vzdálenosti podobný pevné fázi.
Nematické fáze jsou většinou jednoosé. To znamená, že tyto molekuly mají jednu osu (označuje se jako „directrix“), která je dlouhá. Toto je preferovaná osa a další dvě osy jsou si navzájem ekvivalentní a můžeme je aproximovat jako válce nebo tyče. Kromě toho mohou existovat dvouosé nematice, které mají nejen podobnou orientaci ve své dlouhé ose, ale také mají tendenci orientovat se podél sekundární osy.
Molekuly nematické fáze vykazují tekutost, která je podobná tekutosti v běžné izotropní kapalině. V této fázi však můžeme molekuly snadno zarovnat pomocí vnějšího magnetického nebo elektrického pole. Když jsou tyto molekuly zarovnány do řádu, nematická fáze vykazuje optické vlastnosti jednoosých krystalů, a proto jsou tyto fáze velmi užitečné v displejích z tekutých krystalů.
Co jsou smektické tekuté krystaly?
Smektické tekuté krystaly jsou typem tekutých krystalů, které mají dobře definované vrstvy molekul, které jsou schopny klouzat po sobě. Toto chování je podobné klouzavým efektům způsobeným mýdlem. Kromě toho se smektické tekuté krystaly vyskytují při teplotách nižších než teploty nematických tekutých krystalů. Termín smektik pochází z latinského slova „smectius“, což znamená „čištění“; jinými slovy znamená přítomnost vlastností podobných mýdlu. Proto je smektická fáze umístěna v pořadí podél jednoho směru.
Obrázek 01: Smektická fáze A vlevo a smektická fáze C vpravo
Můžeme pozorovat dvě různé smektické fáze jako smektickou fázi A a smektickou fázi C. Smektická fáze A má molekuly orientované spolu s normální vrstvou, zatímco smektická C má své molekuly odkloněny od ní. Navíc se tento typ fáze jeví jako kapalina ve vrstvách. Může však existovat mnoho různých typů smektických fází, které se od sebe liší podle typu a stupně polohového a orientačního uspořádání.
Co jsou cholesterické tekuté krystaly?
Cholesterické tekuté krystaly jsou typem tekutých krystalů vyrobených pouze z chirálních molekul. Tento typ fáze vykazuje chiralitu. Často tuto fázi pro její chiralitu nazýváme chirální fází nebo kroucenou nematickou fází. Termín cholesterický pochází z jeho prvního pozorování, kdy se tato fáze hmoty poprvé objevila v derivátech cholesterolu. Můžeme pozorovat tento typ fáze vykazující kroucení molekul, které jsou kolmé k direktoru, kde molekulární osa je rovnoběžná s direktorem.
Obrázek 02: Cholesterická fáze
Mezi sousedními molekulami je v této fázi konečný úhel zkroucení kvůli asymetrickému shlukování molekul. Tento typ balení způsobuje chirální uspořádání s delším dosahem. Obvykle definujeme chirální výšku nebo „p“s ohledem na vlastnosti cholesterických tekutých krystalů, kde se vztahuje ke vzdálenosti, na kterou molekuly tekutých krystalů podstoupí kroucení v celém kruhu (360 stupňů).
Jaký je rozdíl mezi nematickými smektickými a cholesterickými tekutými krystaly?
Nematické, smektické a cholesterické fáze jsou tři různé fáze hmoty, které spadají pod termotropní tekuté krystaly. Klíčový rozdíl mezi nematickými smektickými a cholesterickými tekutými krystaly je v tom, že nematické tekuté krystaly nemají uspořádanou strukturu molekul a smektické tekuté krystaly mají vrstvenou molekulární strukturu, zatímco cholesterické tekuté krystaly mají molekuly ve zkrouceném a chirálním uspořádání.
Níže je shrnutí rozdílu mezi nematickými smektickými a cholesterickými tekutými krystaly v tabulkové formě.
Shrnutí – Nematic Smectic vs Cholesteric Liquid Crystals
Nematické, smektické a cholesterické fáze jsou tři různé fáze hmoty, které spadají pod termotropní tekuté krystaly. Klíčový rozdíl mezi nematickými, smektickými a cholesterickými tekutými krystaly je v tom, že nematické tekuté krystaly nemají uspořádanou strukturu molekul a smektické tekuté krystaly mají vrstvenou molekulární strukturu, zatímco cholesterické tekuté krystaly mají molekuly ve zkrouceném a chirálním uspořádání.
