Galvenā atšķirība starp nematiskajiem smektiskiem un holesteriskajiem šķidrajiem kristāliem ir to struktūra. Nematiskajiem šķidrajiem kristāliem nav sakārtotas molekulu struktūras, un smektiskajiem šķidrajiem kristāliem ir slāņveida molekulārā struktūra, savukārt holesteriskajiem šķidrajiem kristāliem molekulas ir savīti un hirāli.
Terminu šķidrie kristāli var definēt kā vielas fāzi, kuras īpašības ir starp parasto šķidrumu un cieto kristālu īpašībām. Piemēram, šķidrais kristāls var plūst kā šķidrums, bet šķidro kristālu molekulām ir tendence būt kristālam līdzīgā veidā. Ir trīs galvenās fāzes, kurās var rasties šķidrie kristāli: termotropie šķidrie kristāli, liotropie šķidrie kristāli un metalotropie šķidrie kristāli. Ir arī vairāki termotropo šķidro kristālu veidi. Šie veidi ietver nematiskus kristālus, smektiskos kristālus, hirālo fāzi vai savīti nemātiku, diskotisku fāzi un konusveida fāzes.
Kas ir nematiskie šķidrie kristāli?
Nematiskie šķidrie kristāli ir viens no visizplatītākajiem šķidro kristālu veidiem. Termins "nematisks" nāk no grieķu izcelsmes, kur tas nozīmē "pavediens". Tas ir tāpēc, ka šis termins cēlies no topoloģiskiem defektiem, kas parādās kā pavedieni. Parasti šos nemātikas topoloģiskos defektus sauc par disklinācijām. Turklāt nemātikai mēdz būt tāda veida defekti, kas pazīstami kā “eža” topoloģiskie defekti.
Parasti nematiskajā fāzē ir kalmīta vai stieņa formas organiskās molekulas, kurām nav pozicionālās kārtības. Taču šīm molekulām ir tendence pašsaskaņoties, lai tām būtu liela attāluma virziena secība ar garām asis, kas ir aptuveni paralēlas viena otrai. Tāpēc molekulas šajā fāzē var brīvi plūst, un šo molekulu masas centrs mēdz nejauši sadalīties, līdzīgi kā šķidrumā. Tomēr šīm molekulām ir tendence saglabāt liela attāluma virziena secību, kas ir līdzīga cietai fāzei.
Lielākoties nematiskās fāzes ir vieniālas. Tas nozīmē, ka šīm molekulām ir viena gara ass (to sauc par “virzienu”). Šī ir vēlamā ass, un pārējās divas asis ir līdzvērtīgas viena otrai, un mēs varam tās tuvināt kā cilindrus vai stieņus. Turklāt var būt biaksiālas nemātikas, kurām ne tikai ir līdzīga orientācija gar to garo asi, bet arī ir tendence orientēties pa sekundāro asi.
Nematiskās fāzes molekulām ir plūstamība, kas ir līdzīga plūstamībai parastajā izotropā šķidrumā. Tomēr mēs varam viegli izlīdzināt molekulas šajā fāzē, izmantojot ārēju magnētisko vai elektrisko lauku. Kad šīs molekulas ir sakārtotas secībā, nematiskā fāze parāda vienasu kristālu optiskās īpašības, un tāpēc šīs fāzes ir ļoti noderīgas šķidro kristālu displejos.
Kas ir Smectic šķidrie kristāli?
Smektiskie šķidrie kristāli ir šķidro kristālu veids, kam ir skaidri noteikti molekulu slāņi, kas spēj slīdēt viens pāri. Šī uzvedība ir līdzīga ziepju radītajiem slīdēšanas efektiem. Turklāt smektiskie šķidrie kristāli rodas temperatūrā, kas ir zemāka par nematisko šķidro kristālu temperatūru. Termins smektika cēlies no latīņu vārda “smectius”, kas nozīmē “tīrīšana”; citiem vārdiem sakot, tas nozīmē ziepēm līdzīgu īpašību klātbūtni. Tāpēc smektiskā fāze ir novietota secībā vienā virzienā.
Attēls 01: Smektiskā A fāze kreisajā pusē un smektiskā C fāze labajā pusē
Varam novērot divas dažādas smektiskās fāzes kā smektisko A fāzi un smektisko C fāzi. Smektiskajā A fāzē molekulas ir orientētas kopā ar parasto slāni, savukārt smektiskās C fāzes molekulas ir noliektas prom no tā. Turklāt šāda veida fāze slāņos parādās kā šķidrums. Tomēr var būt daudz dažādu smektisko fāžu veidu, kas atšķiras viena no otras atkarībā no pozicionālās un orientācijas kārtības veida un pakāpes.
Kas ir holesteriskie šķidrie kristāli?
Holesteriskie šķidrie kristāli ir šķidro kristālu veids, kas izgatavots tikai no hirālām molekulām. Šāda veida fāze parāda hiralitāti. Bieži vien mēs šo fāzi saucam par hirālu fāzi vai savīti nemātisku fāzi tās hiralitātes dēļ. Termins holesterisks nāk no tā pirmā novērojuma, kad šī vielas fāze pirmo reizi parādījās holesterīna atvasinājumos. Mēs varam novērot šāda veida fāzi, kas parāda molekulu vērpšanos, kas ir perpendikulāras virzienam, kur molekulārā ass ir paralēla virzienam.
2. attēls: holesteriskā fāze
Šajā fāzē starp blakus esošajām molekulām ir ierobežots pagrieziena leņķis molekulu asimetriskā iesaiņojuma dēļ. Šāda veida iesaiņošana rada lielāka diapazona hirālu kārtību. Parasti mēs definējam hirālo piķi jeb “p” attiecībā uz holesterisko šķidro kristālu īpašībām, kur tas attiecas uz attālumu, kādā šķidro kristālu molekulas izgriežas pilnā aplī (360 grādu pagrieziens).
Kāda ir atšķirība starp nemātiskajiem smektiskiem un holesteriskajiem šķidrajiem kristāliem?
Nematiskā, smektiskā un holesteriskā fāze ir trīs dažādas vielas fāzes, kas atrodas zem termotropiem šķidrajiem kristāliem. Galvenā atšķirība starp nematiskajiem smektiskajiem un holesteriskajiem šķidrajiem kristāliem ir tāda, ka nematiskajiem šķidrajiem kristāliem nav sakārtotas molekulu struktūras, un smektiskajiem šķidrajiem kristāliem ir slāņaina molekulārā struktūra, turpretim holesteriskajiem šķidrajiem kristāliem molekulas ir savītā un hirālā izkārtojumā.
Tālāk ir sniegts kopsavilkums par atšķirību starp nematiskajiem smektiskiem un holesteriskajiem šķidrajiem kristāliem tabulas veidā.
Kopsavilkums - nemātiskie smektiskie un holesteriskie šķidrie kristāli
Nematiskā, smektiskā un holesteriskā fāze ir trīs dažādas vielas fāzes, kas atrodas zem termotropiem šķidrajiem kristāliem. Galvenā atšķirība starp nematiskajiem, smektiskajiem un holesteriskajiem šķidrajiem kristāliem ir tāda, ka nematiskajiem šķidrajiem kristāliem nav sakārtotas molekulu struktūras, un smektiskajiem šķidrajiem kristāliem ir slāņveida molekulārā struktūra, turpretim holesteriskajiem šķidrajiem kristāliem molekulas ir savīti un hirāli.
