Química

Cristal líquido

Publicado por Mónica González

Están en los mostradores de las calculadores, en el reloj digital y el horno microondas en el monitor de una laptop y más recientemente en los monitores de pantalla plana. Los cristales líquidos también están entre las líneas de investigación de los departamentos de química. Lo que son, como están formados y que propiedades poseen.

¿Qué son los cristales líquidos?

El cristal líquido es un estado de la materia intermedio entre el estado sólido y el líquido: un estado mesomórfico. El nombre dado a la molécula que origina una mesofase es un mesógeno. Un líquido es isotrópico: cualquier propiedad física verificada independe de la dirección de la medida. Un sólido, por otra parte, posee planes de simetría y es anisotrópico.

El cristal líquido también puede ser definido como un líquido “orientativamente ordenado”, o un sólido “posicionalmente desordenado”, combinando la anisotropía óptica y eléctrica del estado sólido con la fluidez y movilidad molecular del estado líquido.

¿Cómo se forman?

Los cristales líquidos orgánicos son conocidos desde el siglo pasado y ellos pueden ser divididos en dos grandes familias de acuerdo con la forma que son formados: los Termotrópicos (pueden ser alcanzados por el calentamiento de un sólido cristalino o enfriamiento de un líquido isotrópico; depende de la temperatura).

Y por otra parte los Liotrópicos (pueden ser alcanzados al disolver un sulfatante en un solvente generalmente agua, depende de la concentración).

En materiales mesomórficos, las fuerzas intermoleculares responsables por el arreglo molecular son esencialmente las mismas que operan en los sólidos moleculares. Sin embargo, solamente ciertas moléculas muestran comportamiento líquido cristalino.

En general, los requisitos moleculares para un cristal líquido pueden ser resumidos como:

  • Las moléculas necesitan ser estructuralmente anisotrópicas
  • Precisan poseer en la mayoría de los casos, dipolos permanentes
  • Ser polarizadas anisotrópicamente

¿Qué propiedades poseen?

La forma como es hecha la organización espacial del cristal líquido refleja la estructura de su mesofase. La caracterización de las mesofases formadas por los materiales cristales líquidos pueden ser verificadas u observadas a través de diversos métodos; el método clásico más utilizado es la observación de las texturas mostradas por la mesofase, por medio de un microscopio de luz polarizada equipado con una unidad de calentamiento.

Cada mesofase exhibe una o varias texturas características; su estudio es realizado por la observación de varios ciclos de calentamiento y enfriamiento, en casos favorables es posible la caracterización de la fase sin ambigüedad. Má allá que el método sea simple, en muchos casos es insuficiente y es necesario utilizar otras técnicas como difracción de rayos-X de la mesofase, test de miscibilidad, etc.

Métodos calorimétricos han sido utilizados para la determinación de variables térmicas y termodinámicas involucradas en las transacciones de fase pero son de pequeña utilidad en la identificación de la mesofase.

De forma general una combinación de los diferentes métodos disponibles permite una identificación segura de la mesofase.

Una de las mayores aplicaciones de los cristales líquidos son los displays (LCD), encontrados en calculadoras, relojes, monitores, etc. En este caso la organización de la mesofase puede cambiar en función de un potencial eléctrico aplicado. Y entonces la cantidad de luz que puede pasar por el cristal líquido, está relacionada con la ddp aplicada.

 

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