Cristales líquidos

CRISTAL LÍQUIDO
El cristal líquido es un tipo especial de estado de agregación de la materia que tiene propiedades de las fases líquida y sólida. Dependiendo del tipo de cristal líquido, es posible, por ejemplo, que las moléculas tengan libertad de movimiento en un plano, pero no entre planos, o que tengan libertad de rotación, pero no de traslación.
Se suele atribuir el descubrimiento de loscristales líquidos al botánico Friedrich Reinitzer que en 1888 encontró una sustancia que parecía tener dos puntos de fusión. Un año más tarde Otto Lehmann solventó el problema con la descripción de un nuevo estado de la materia medio entre un líquido y un cristal. Finalmente, Friedel, en 1922, fue quien habló por primera vez de "mesofase".

Caracterización de los cristales líquidos
En unsólido cristalino, las moléculas ocupan posiciones fijas y están orientadas de una manera específica unas respecto a las otras. Esto hace que algunas de sus propiedades cambien en función de la dirección del espacio que se considere: es lo que se llama anisotropía. Por el contrario, en un líquido, las moléculas están completamente desordenadas. Esta característica les confiere fluidez (capacidad deadoptar la forma del recipiente que lo contiene) y hace que sus propiedades sean isótropas (no dependen de la dirección considerada). Los cristales líquidos combinan la facilidad de movimiento de los líquidos con la anisotropía de los sólidos. Todo ello los hace únicos para determinados fines.


Tipos de cristales líquidos
Podemos distinguir dos tipos de cristales líquidos. Por una parte, loscristales líquidos termótropos, cuyo diagrama de fases depende únicamente de la temperatura. Por el otro, los cristales líquidos liótropos, donde además de la temperatura, la concentración del compuesto en un disolvente (normalmente agua) hace variar el diagrama de fases.

Dentro de los termótropos, los más convencionales tienen geometrías moleculares con núcleos rígidos alargados (cristaleslíquidos calamíticos) y en forma de disco (cristales líquidos discóticos). Unidos a estos grupos rígidos, que son los responsables del empaquetamiento preferentemente uniaxial en la mesofase, existen cadenas terminales flexibles, cuya función es la de servir de “lubricantes” entre las moléculas, confiriendo la fluidez propia del estado líquido cristalino. Estas moléculas están constituidas por distintosgrupos polares que, en general, confieren un momento dipolar neto a las mismas. Dependiendo de la mesofase, los momentos dipolares moleculares pueden llegar a acoplarse formándose fases ferro-, ferri- o anti-ferroeléctricas donde existe una polarización macroscópica.


Moléculas calamítica y discótica


La complementariedad de todas estas propiedades se pone claramente de manifiesto a la horade enfocar las aplicaciones tecnológicas de estos materiales. En efecto, la posibilidad de alinear las moléculas mesógenas con relativa facilidad, bajo la aplicación de campos eléctricos, magnéticos, interacciones superficiales, etc…  cambiando de esta manera la dirección de los ejes principales de las mesofases, es de una gran utilidad en aplicaciones electro-ópticas. Así, es bien conocida laindustria de dispositivos ópticos basados en cristales líquidos, como las pantallas LCD o los conmutadores electro-ópticos.
Mesofases
La mesofase calamítica más sencilla es la denominada nemática (N), en la cual las moléculas carecen por completo de orden posicional, pero se orientan en la misma dirección. Dicha dirección preferente viene definida por el denominado vector director, n. Aumentandoel grado de orden podemos tener mesofases esmécticas (Sm), donde las moléculas se distribuyen en planos (planos esmécticos o capas esmécticas). En cada uno de estos planos el orden local es nemático. Si las moléculas se disponen perpendicularmente a las capas, la mesofase es la esméctica A (SmA), si están inclinadas tenemos la fase esméctica C (SmC).


Fases Nemática, Esméctica A y...