تفاوت اصلی بین کریستال های مایع نماتیک اسمکتیک و کلستریک در ساختار آنهاست. بلورهای مایع نماتیک ساختار مولکولی منظمی ندارند و بلورهای مایع اسمکتیک دارای ساختار مولکولی لایه‌ای هستند، در حالی که بلورهای مایع کلستریک دارای مولکول‌ها در آرایش پیچ خورده و کایرال هستند.
اصطلاح بلورهای مایع را می توان به عنوان فازی از ماده تعریف کرد که دارای خواصی بین خواص مایعات معمولی و بلورهای جامد است. به عنوان مثال، یک کریستال مایع می‌تواند مانند یک مایع جریان داشته باشد، اما مولکول‌های کریستال مایع تمایل دارند که در طبیعت کریستال مانند قرار بگیرند.سه فاز اصلی وجود دارد که در آن بلورهای مایع ممکن است رخ دهند: کریستال های مایع ترموتروپیک، کریستال های مایع لیوتروپیک و کریستال های مایع متالوتروپیک. انواع مختلفی از کریستال های مایع ترموتروپیک نیز وجود دارد. این انواع شامل کریستال های نماتیک، بلورهای اسمکتیک، فاز کایرال یا نماتیک های پیچ خورده، فاز دیسکوتیک و فازهای مخروطی هستند.
کریستال های مایع نماتیک چیست؟
کریستال های مایع نماتیک یکی از رایج ترین انواع کریستال های مایع هستند. اصطلاح "نماتیک" از ریشه یونانی گرفته شده است که به معنای "نخ" است. این به این دلیل است که این اصطلاح از عیوب توپولوژیکی که به صورت نخ ظاهر می شوند نشات گرفته است. به طور معمول، این عیوب توپولوژیکی در نماتیک ها، انحراف نامیده می شوند. علاوه بر این، نماتیک‌ها نوعی نقص را نشان می‌دهند که به عنوان نقص توپولوژیکی "جوجه تیغی" شناخته می‌شود.
معمولاً، فاز نماتیک دارای مولکول‌های آلی کالامیتیک یا میله‌ای شکل است که هیچ ترتیب موقعیتی ندارند. اما این مولکول‌ها به منظور داشتن نظم جهتی دوربرد با محورهای بلند که تقریباً با یکدیگر موازی هستند، تمایل به خود تراز شدن دارند.بنابراین، مولکول‌ها در این فاز آزاد هستند و مرکز جرم این مولکول‌ها به طور تصادفی شبیه به یک مایع توزیع می‌شوند. با این حال، این مولکول‌ها تمایل به حفظ نظم جهتی دوربرد مشابه فاز جامد دارند.
بیشتر، فازهای نماتیکی تک محوری هستند. این به این معنی است که این مولکول ها دارای یک محور هستند (که به عنوان "directrix" نامیده می شود) که طولانی است. این محور ترجیحی است و دو محور دیگر معادل یکدیگر هستند و می توانیم آنها را به صورت استوانه یا میله تقریب کنیم. علاوه بر این، نماتیک های دو محوری می توانند وجود داشته باشند که نه تنها جهت گیری آنها در محور طولانی مشابه است، بلکه تمایل دارند در امتداد یک محور ثانویه جهت گیری کنند.
مولکول های فاز نماتیک سیالیتی مشابه سیالیت در یک مایع همسانگرد معمولی نشان می دهند. با این حال، ما به راحتی می توانیم مولکول ها را در این فاز از طریق اعمال میدان مغناطیسی یا الکتریکی خارجی تراز کنیم. هنگامی که این مولکول ها در یک راستا قرار می گیرند، فاز نماتیک ویژگی های نوری کریستال های تک محوری را نشان می دهد و بنابراین، این فازها در نمایشگرهای کریستال مایع بسیار مفید هستند.
کریستال های مایع اسمکتیک چیست؟
کریستال های مایع اسمکتیک نوعی از کریستال های مایع هستند که دارای لایه های مشخصی از مولکول ها هستند که می توانند روی یکدیگر بلغزند. این رفتار شبیه به اثرات لغزشی است که توسط صابون ارائه می شود. علاوه بر این، کریستال های مایع اسمکتیک در دماهای پایین تر از کریستال های مایع نماتیک رخ می دهند. واژه اسمکتیک از کلمه لاتین "smectius" به معنای "تمیز کردن" گرفته شده است. به عبارت دیگر به معنای وجود خواص صابون مانند است. بنابراین، فاز اسمکتیک به ترتیب در یک جهت قرار می گیرد.
شکل 01: فاز اسمکتیک A در سمت چپ و فاز اسمکتیک C در سمت راست
ما می‌توانیم دو فاز اسمکتیک مختلف به‌عنوان فاز اسمکتیک A و فاز اسمکتیک C مشاهده کنیم. فاز اسمکتیک A مولکول‌ها را همراه با لایه معمولی جهت‌گیری می‌کند، در حالی که اسمکتیک C مولکول‌هایش را از آن دور می‌کند.علاوه بر این، این نوع فاز به صورت مایع درون لایه ها ظاهر می شود. با این حال، می تواند انواع مختلفی از مراحل اسمکتیک وجود داشته باشد که با توجه به نوع و درجه ترتیب موقعیت و جهت گیری با یکدیگر متفاوت هستند.
کریستالهای مایع کلستریک چیست؟
کریستال های مایع کلستریک نوعی از کریستال های مایع هستند که فقط از مولکول های کایرال ساخته می شوند. این نوع فاز کایرالیته را نشان می دهد. اغلب، ما این فاز را به دلیل کایرالی بودن آن، فاز کایرال یا فاز نماتیک پیچ خورده می نامیم. اصطلاح کلستریک از اولین مشاهدات خود می آید، جایی که این فاز ماده برای اولین بار در مشتقات کلسترول ظاهر شد. ما می‌توانیم این نوع فاز را مشاهده کنیم که پیچش مولکول‌ها را نشان می‌دهد، که عمود بر خطی هستند که در آن محور مولکولی موازی با کارگردان است.
شکل 02: فاز کلستریک
در این فاز به دلیل بسته بندی نامتقارن مولکول ها، زاویه پیچش محدودی بین مولکول های مجاور وجود دارد. این نوع بسته بندی باعث ایجاد نظم کایرال با برد طولانی تر می شود. معمولاً، ما گام کایرال یا "p" را با توجه به ویژگی‌های کریستالهای مایع کلستریک تعریف می‌کنیم، جایی که به فاصله‌ای که مولکول‌های کریستال مایع تحت یک چرخش دایره کامل (پیچش 360 درجه) قرار می‌گیرند، اشاره دارد.
تفاوت بین کریستالهای مایع نماتیک اسمکتیک و کلستریک چیست؟
فازهای نماتیک، اسمکتیک و کلستریک سه فاز مختلف ماده هستند که در زیر کریستال های مایع گرماگرد قرار می گیرند. تفاوت اصلی بین کریستالهای مایع نماتیک و کلستریک در این است که کریستالهای مایع نماتیک ساختار منظمی از مولکول‌ها ندارند و کریستالهای مایع اسمکتیک دارای ساختار مولکولی لایه‌ای هستند، در حالی که بلورهای مایع کلستریک دارای مولکول‌هایی در یک آرایش پیچ خورده و کایرال هستند.
در زیر خلاصه ای از تفاوت بین کریستال های مایع اسمکتیک نماتیک و کلستریک به شکل جدولی آمده است.
خلاصه - Nematic Smectic در مقابل کریستال های مایع کلستریک
فازهای نماتیک، اسمکتیک و کلستریک سه فاز مختلف ماده هستند که در زیر کریستال های مایع گرماگرد قرار می گیرند. تفاوت اصلی بین کریستالهای مایع نماتیک، اسمکتیک و کلستریک در این است که کریستالهای مایع نماتیک ساختار منظمی از مولکول‌ها ندارند و کریستالهای مایع اسمکتیک ساختار مولکولی لایه‌ای دارند، در حالی که بلورهای مایع کلستریک مولکول‌ها را به‌صورت پیچ خورده و کایرال دارند..
