Ключевое различие между нематическими смектиками и холестерическими жидкими кристаллами заключается в их структуре. Нематические жидкие кристаллы не имеют упорядоченной структуры молекул, а смектические жидкие кристаллы имеют слоистую молекулярную структуру, тогда как холестерические жидкие кристаллы имеют молекулы в скрученном и хиральном расположении.
Термин жидкие кристаллы можно определить как фазу вещества, обладающую свойствами, промежуточными между свойствами обычных жидкостей и твердых кристаллов. Например, жидкий кристалл может течь как жидкость, но молекулы жидкого кристалла имеют тенденцию ориентироваться в кристаллоподобной природе. Существуют три основные фазы, в которых могут возникать жидкие кристаллы: термотропные жидкие кристаллы, лиотропные жидкие кристаллы и металлотропные жидкие кристаллы. Также существует несколько типов термотропных жидких кристаллов. Эти типы включают нематические кристаллы, смектические кристаллы, хиральную фазу или скрученные нематики, дискотическую фазу и конические фазы.
Что такое нематические жидкие кристаллы?
Нематические жидкие кристаллы являются одним из наиболее распространенных типов жидких кристаллов. Термин «нематик» имеет греческое происхождение и означает «нить». Это потому, что этот термин возник из-за топологических дефектов, которые выглядят как нити. Обычно такие топологические дефекты в нематиках называют дисклинациями. Кроме того, нематики склонны демонстрировать тип дефекта, известный как топологические дефекты типа «ежик»..
Обычно нематическая фаза имеет каламитовые или палочковидные органические молекулы, не имеющие позиционного порядка. Но эти молекулы имеют тенденцию к самовыравниванию, чтобы иметь дальний направленный порядок с длинными осями, которые примерно параллельны друг другу. Следовательно, молекулы в этой фазе могут свободно течь, и центр масс этих молекул имеет тенденцию к хаотичному распределению, подобно жидкости. Однако эти молекулы склонны поддерживать дальний направленный порядок, подобный твердой фазе.
В основном нематические фазы являются одноосными. Это означает, что эти молекулы имеют одну длинную ось (она называется «директриса»). Это предпочтительная ось, а две другие оси эквивалентны друг другу, и мы можем аппроксимировать их цилиндрами или стержнями. Кроме того, могут быть двухосные нематики, имеющие не только одинаковую ориентацию по своей длинной оси, но и склонность ориентироваться вдоль вторичной оси..
Молекулы нематической фазы обладают текучестью, сходной с текучестью обычной изотропной жидкости. Однако мы можем легко выровнять молекулы в этой фазе посредством приложения внешнего магнитного или электрического поля. Когда эти молекулы расположены в порядке, нематическая фаза проявляет оптические свойства одноосных кристаллов, и поэтому эти фазы очень полезны в жидкокристаллических дисплеях.
Что такое смектические жидкие кристаллы?
Смектические жидкие кристаллы - это тип жидких кристаллов, которые имеют четко определенные слои молекул, способных скользить друг по другу. Это поведение похоже на эффект скольжения, создаваемый мылом. Более того, смектические жидкие кристаллы возникают при более низких температурах, чем нематические жидкие кристаллы. Термин смектик происходит от латинского слова «смектиус», что означает «очистка»; другими словами, это означает наличие мыльных свойств. Следовательно, смектическая фаза располагается по порядку в одном направлении.
Рисунок 01: Смектическая фаза A слева и смектическая фаза C справа
Мы можем наблюдать две разные смектические фазы: смектическая фаза А и смектическая фаза С. В смектической фазе А молекулы ориентированы вдоль нормального слоя, тогда как в смектике С молекулы наклонены от него. Более того, этот тип фазы проявляется в виде жидкости внутри слоев. Однако может быть много разных типов смектических фаз, отличающихся друг от друга типом и степенью позиционного и ориентационного порядка.
Что такое холестерические жидкие кристаллы?
Холестерические жидкие кристаллы представляют собой тип жидких кристаллов, состоящих только из хиральных молекул. Этот тип фазы показывает хиральность. Часто мы называем эту фазу хиральной фазой или скрученной нематической фазой из-за ее хиральности. Термин «холестерик» происходит от его первого наблюдения, когда эта фаза вещества впервые появилась в производных холестерина. Мы можем наблюдать этот тип фазы, демонстрирующий скручивание молекул, которые перпендикулярны директору, где молекулярная ось параллельна директору.
Рисунок 02: Холестерическая фаза
В этой фазе существует конечный угол закручивания между соседними молекулами из-за асимметричной упаковки молекул. Этот тип упаковки вызывает дальний хиральный порядок. Обычно мы определяем хиральный шаг или «p» в отношении свойств холестерических жидких кристаллов, где он относится к расстоянию, на котором молекулы жидкого кристалла проходят полный круговой поворот (360-градусный поворот).
В чем разница между нематическими смектиками и холестерическими жидкими кристаллами?
Нематическая, смектическая и холестерическая фазы - это три разные фазы вещества, которые относятся к термотропным жидким кристаллам. Ключевое различие между нематическими смектиками и холестерическими жидкими кристаллами заключается в том, что нематические жидкие кристаллы не имеют упорядоченной структуры молекул, а смектические жидкие кристаллы имеют слоистую молекулярную структуру, тогда как холестерические жидкие кристаллы имеют молекулы в скрученном и хиральном расположении.
Ниже приводится сводка различий между нематическими смектиками и холестерическими жидкими кристаллами в табличной форме.
Резюме – Нематические смектики и холестерические жидкие кристаллы
Нематическая, смектическая и холестерическая фазы - это три разные фазы вещества, которые относятся к термотропным жидким кристаллам. Ключевое различие между нематическими, смектическими и холестерическими жидкими кристаллами заключается в том, что нематические жидкие кристаллы не имеют упорядоченной структуры молекул, а смектические жидкие кристаллы имеют слоистую молекулярную структуру, тогда как холестерические жидкие кристаллы имеют молекулы в скрученном и хиральном расположении.
