Nematik smektik ve kolesterik sıvı kristaller arasındaki temel fark yapılarıdır. Nematik sıvı kristaller düzenli molekül yapısına sahip değildir ve smektik sıvı kristaller katmanlı bir moleküler yapıya sahipken, kolesterik sıvı kristallerin molekülleri bükülmüş ve kiral bir düzendedir.
Sıvı kristaller terimi, geleneksel sıvıların ve katı kristallerin özellikleri arasında özelliklere sahip olan bir madde fazı olarak tanımlanabilir. Örneğin, bir sıvı kristal bir sıvı gibi akabilir, ancak sıvı kristalin molekülleri kristal benzeri bir doğada yönlendirilme eğilimindedir. Sıvı kristallerin oluşabileceği üç ana faz vardır: termotropik sıvı kristaller, liyotropik sıvı kristaller ve metalotropik sıvı kristaller. Birkaç çeşit termotropik sıvı kristal de vardır. Bu tipler nematik kristalleri, smektik kristalleri, kiral faz veya bükülmüş nematikleri, diskotik fazı ve konik fazları içerir.
Nematik Sıvı Kristaller nelerdir?
Nematik sıvı kristaller, en yaygın sıvı kristal türlerinden biridir. "Nematik" terimi, "iplik" anlamına gelen bir Yunan kökenlidir. Bunun nedeni, bu terimin iş parçacığı olarak görünen topolojik kusurlardan kaynaklanmasıdır. Normal olarak, nematikteki bu topolojik kusurlara ayrım denir. Ayrıca, nematikler, "kirpi" topolojik kusurları olarak bilinen bir tür kusur sergileme eğilimindedir.
Tipik olarak, nematik faz, konumsal düzeni olmayan kalamitik veya çubuk şeklinde organik moleküllere sahiptir. Ancak bu moleküller, kabaca birbirine paralel olan uzun eksenlere sahip uzun menzilli yön düzenine sahip olmak için kendi kendine hizalanma eğilimindedir. Bu nedenle, bu fazdaki moleküller serbestçe akabilir ve bu moleküllerin kütle merkezleri bir sıvıya benzer şekilde rastgele dağılma eğilimindedir. Bununla birlikte, bu moleküller, katı bir faza benzer şekilde uzun menzilli yön düzenini koruma eğilimindedir.
Çoğunlukla nematik fazlar tek eksenlidir. Bu, bu moleküllerin uzun bir ekseni ("directrix" olarak adlandırılır) olduğu anlamına gelir. Bu tercih edilen eksendir ve diğer iki eksen birbirine eşdeğerdir ve bunları silindir veya çubuk olarak tahmin edebiliriz. Ayrıca, uzun eksenlerinde yönlenmenin benzer olmasının yanı sıra ikincil bir eksen boyunca yönlenme eğiliminde olan çift eksenli nematikler de olabilir.
Nematik fazın molekülleri, sıradan bir izotropik sıvıdaki akışkanlığa benzer bir akışkanlık gösterir. Bununla birlikte, bu aşamadaki molekülleri, harici bir manyetik veya elektrik alanı uygulayarak kolayca hizalayabiliriz. Bu moleküller bir sıraya dizildiğinde, nematik faz tek eksenli kristallerin optik özelliklerini gösterir ve bu nedenle bu fazlar sıvı kristal görüntülerinde çok faydalıdır.
Smektik Sıvı Kristaller nelerdir?
Smektik sıvı kristaller, birbiri üzerinde kayabilen iyi tanımlanmış molekül katmanlarına sahip bir tür sıvı kristaldir. Bu davranış, sabun tarafından verilen kayma etkilerine benzer. Ayrıca, smektik sıvı kristaller, nematik sıvı kristallerden daha düşük sıcaklıklarda meydana gelir. Smektik terimi, "temizlik" anlamına gelen Latince "smectius" kelimesinden gelir; başka bir deyişle sabun benzeri özelliklerin varlığı anlamına gelir. Bu nedenle, smektik faz bir yön boyunca sırayla konumlandırılır.
Şekil 01: Solda Smektik A fazı ve sağda smektik C fazı
Smektik A evresi ve smektik C evresi olmak üzere iki farklı smektik evre gözlemleyebiliriz. Smektik A fazı, molekülleri normal katmanla birlikte yönlendirirken, smektik C'nin molekülleri ondan uzağa doğru eğilir. Ayrıca bu tip faz, tabakalar içinde sıvı olarak görünür. Ancak konumsal ve yönelimsel düzenin türüne ve derecesine göre birbirinden farklı birçok farklı smektik faz türü olabilir.
Kolesterik Sıvı Kristaller nelerdir?
Kolesterik sıvı kristaller, yalnızca kiral moleküllerden oluşan bir tür sıvı kristaldir. Bu tip faz kiralite gösterir. Genellikle, kiralitesinden dolayı bu faza kiral faz veya bükülmüş nematik faz diyoruz. Kolesterik terimi, maddenin bu fazının ilk kez kolesterol türevlerinde ortaya çıktığı ilk gözleminden gelir. Moleküler eksenin yönlendiriciye paralel olduğu, yönlendiriciye dik olan moleküllerin bükülmesini sergileyen bu tür fazı gözlemleyebiliriz.
Şekil 02: Kolesterik Aşama
Moleküllerin asimetrik paketlenmesi nedeniyle bu fazda komşu moleküller arasında sonlu bir bükülme açısı vardır. Bu tip paketleme, daha uzun menzilli kiral bir düzene neden olur. Genellikle, kolesterik sıvı kristallerin özellikleriyle ilgili olarak kiral adım veya "p" tanımlarız, burada sıvı kristal moleküllerinin tam daire bükümüne (360 derece büküm) maruz kaldığı mesafeyi ifade eder.
Nematik Smektik ve Kolesterik Sıvı Kristaller Arasındaki Fark Nedir?
Nematik, smektik ve kolesterik fazlar maddenin termotropik sıvı kristallerin altına giren üç farklı fazıdır. temel fark nematik smektik ve kolesterik sıvı kristaller arasında nematik sıvı kristallerin düzenli bir molekül yapısına sahip olmaması ve smektik sıvı kristallerin katmanlı bir moleküler yapıya sahip olması, kolesterik sıvı kristallerin ise bükülmüş ve kiral bir düzenlemede moleküllere sahip olmasıdır.
Aşağıda nematik smektik ve kolesterik sıvı kristaller arasındaki farkın tablo şeklinde bir özeti bulunmaktadır.
Özet – Nematik Smektik ve Kolesterik Sıvı Kristaller
Nematik, smektik ve kolesterik fazlar maddenin termotropik sıvı kristallerin altına giren üç farklı fazıdır. Nematik, smektik ve kolesterik sıvı kristaller arasındaki temel fark, nematik sıvı kristallerin düzenli molekül yapısına sahip olmaması ve smektik sıvı kristallerin katmanlı moleküler yapıya sahip olması, kolesterik sıvı kristallerin ise bükülmüş ve kiral bir düzende moleküllere sahip olmasıdır.
