cristales liquidos

Cristales Liquidos
Los cristales líquidos fueron descubiertos hace más de cien años (1888) por el botánico austriaco F. Reinitzer, quien encontró que algunos compuestos orgánicos derivados del colesterol parecían tener dos puntos de fusión. Más específicamente, observó que al calentar los cristales de estas sustancias a 145° C, el sólido se transformaba en un líquido turbio; pero éste a su vez,se convertía en un líquido totalmente claro y transparente precisamente a 179° C. Reinitzer también realizó el proceso inverso y enfrió el líquido transparente observando que exactamente a las mismas temperaturas anteriores ocurrían las transformaciones opuestas. Como además los cambios observados iban acompañados de absorción o emisión de calor, dependiendo de si la temperatura aumentaba odisminuía y, asimismo, como el volumen del sistema cambiaba en forma abrupta, Reinitzer concluyó que la sustancia en realidad exhibía dos cambios o transiciones de fase sucesivas. Al poco tiempo de estas primeras observaciones (1889), el cristalógrafo alemán F. Lehmann descubrió que el líquido turbio intermedio entre los cristales y el líquido transparente poseía propiedades ópticas y una estructuramolecular muy parecida a la de un cristal sólido, y acuñó el nombre de cristal líquido.
¿qué propiedades físicas son las que hacen tan especiales a los cristales líquidos? y, sobre todo, ¿es posible entender estas propiedades en términos de las nociones más familiares o intuitivas que tenemos de los líquidos ordinarios o los cristales?
Un cristal líquido fluye, se escurre y toma la forma delrecipiente que lo contiene, de la misma manera que lo hace un líquido ordinario como, por ejemplo, el agua. Pero a diferencia de ésta, cuyas moléculas son relativamente simples y prácticamente esféricas, las moléculas de un cristal líquido son, por lo general, o muy alargadas en forma de barra o aplanadas en forma de disco (Figura 22).

Figura 22. Las moléculas de cristal líquido tienen forma debarras o discos.
Esta asimetría molecular tiene una consecuencia muy importante, los átomos dentro de la molécula se sitúan preferentemente a lo largo del eje de la molécula o bien en el plano definido por la molécula misma, dando lugar a una estructura molecular complicada, según se ilustra en la figura 23.

Figura 23. Nubes electrónicas: los enlaces entre los átomos producen una distribución decarga complicada en las moléculas.
Ahora bien, recordemos que cada átomo consta de un núcleo con carga eléctrica positiva rodeado por una nube de electrones con carga eléctrica negativa que compensa exactamente la del núcleo, de manera que los átomos, y por tanto las moléculas, son eléctricamente neutros. Esta disposición de los núcleos y nubes electrónicas produce una distribución de cargabastante compleja dentro de la molécula (Figura 24).


Figura 24. (a) Líneas de fuerza del campo eléctrico de un dipolo, (b) fuerzas de atracción entre dipolos.
Pero esta configuración no es estática, sino que cambia cuando dos moléculas se acercan entre sí. En efecto, cuando esto ocurre, las nubes electrónicas son las primeras en entrar en contacto y se repelen por tener cargas del mismo signo, demodo que a distancias comparables con las dimensiones moleculares mismas, las fuerzas intermoleculares son repulsivas y tienden a alejar a las nubes electrónicas y en consecuencia a las moléculas. Pero esta repulsión también produce el desplazamiento relativo de las nubes electrónicas con respecto a sus núcleos. Como esto ocurre en cada átomo, en las moléculas alargadas el efecto neto podemosdescribirlo imaginando que la presencia de una molécula de cristal líquido produce una distorsión en la distribución de carga eléctrica de la otra molécula, de modo que la carga positiva neta de los núcleos queda separada una cierta distancia de una carga negativa de igual magnitud. Como es sabido, a esta configuración de carga se le llama un dipolo eléctrico y a la línea que une ambas cargas se le...