Cristales líquidos

Características de los cristales líquidos

Los estados intermedios entre sólidos y líquidos, mesofases, se denominan cristales líquidos. Sus partículas tienen una forma alargada o en forma de disco. Los cristales líquidos fueron descubiertos en 1888 por el botánico alemán F. Reinitzier. Estaba estudiando un compuesto llamado benzoato de colesterol. Mientras calentaba esta sustancia, observó la transición de cristales sólidos a un líquido turbio. Un aumento adicional de la temperatura dio como resultado un líquido claro. La investigación posterior de Reinitzier y otros investigadores se centró en las características del estado de transición resultante, es decir, los cristales líquidos. Los cristales líquidos, por la disposición de sus moléculas, se dividen en:

• Fases esmécticas, S – Las moléculas están dispuestas en capas sucesivas. Sus ejes son paralelos entre sí.
• Fases colestéricas, D: de manera similar a la fase esméctica, los ejes son paralelos entre sí. Las partículas están dispuestas en columnas.
• Fases nemáticas, N – moléculas que se mueven libremente, se alinean en direcciones específicas en el espacio. En el caso de las nemáticas, sus centros de gravedad no están ordenados.

Los cristales líquidos combinan las características tanto de los líquidos (capacidad de fluir) como de los sólidos (organización de la estructura). Este estado se mantiene en el caso de una sustancia en particular, solo en un cierto rango de temperaturas. Bajo la influencia de incluso un ligero cambio en la corriente eléctrica o la temperatura, su estructura cambia. Las fases de cristal líquido tienen muy buenas propiedades ópticas. Presentan dicroísmo lineal y circular.

Métodos de obtención de cristales líquidos.

Las fases de cristal líquido solo son posibles para sustancias cuyas moléculas tienen la estructura correcta: una forma fuertemente anisótropa, anfifilicidad. Se crean en sistemas de uno o varios componentes. El factor principal que determina la obtención de cristales líquidos es un cambio gradual de temperatura. Tiene gran influencia en el orden de aparición de las fases una tras otra. Esta secuencia se puede presentar de la siguiente manera: cristal – esméctico – nemático – colestérico – líquido isotrópico. Una forma de obtener cristales líquidos es calentar la forma sólida cristalina de una sustancia específica. Los cristales resultantes se denominan mesofase termotrópica. El aumento de la temperatura no funde la sustancia sólida inmediatamente, sino que transforma su forma cristalina en una forma cristalina líquida. El calentamiento adicional conducirá a un líquido. Otra forma es disolver moléculas que se sabe que existen en fases de cristal líquido en un disolvente adecuado. Estos cristales se denominan mesofase liotrópica.

El uso de cristales líquidos.

Sin duda, los cristales líquidos se asocian más comúnmente con las pantallas. Las pantallas de cristal líquido (LCD) utilizan el fenómeno de la birrefringencia óptica. Las celdas en las que se incrustan cristales líquidos están conectadas por electrodos. El control del voltaje resultante permite ordenar las moléculas para obtener el efecto de refractar la luz. La mezcla de cristales líquidos con tintes da como resultado (dependiendo de la orientación de las moléculas) la absorción de luz de diferentes longitudes de onda y es posible obtener una imagen en color. En comparación con los modelos de tubo de rayos catódicos, una pantalla LCD solo puede funcionar a su máxima resolución en resolución real. Esto es forzado por un número fijo de píxeles. Además, no tienen el efecto de parpadeo debido a una frecuencia de actualización más baja. Las ventajas indudables de las pantallas de cristal líquido incluyen también un menor consumo de energía, la producción de un campo magnético más débil y menos efectos nocivos para la vista. Las pantallas LCD también se utilizan en instrumentos de aviación, calculadoras y relojes electrónicos. Otros usos de los cristales líquidos:

• Como aditivos para pinturas y emulsiones, muestran la capacidad de cambiar de color bajo la influencia de la temperatura (ventanas polarizadas de automóviles, juguetes que cambian de color durante el baño).
• Las cremas con cristales líquidos están ganando popularidad. Evitan la pérdida de agua de la epidermis.
• Los cristales líquidos se utilizan en algunos termómetros. Utilizan el cambio del color de la luz reflejada en función de la temperatura. Una característica similar se utiliza en los detectores de temperatura.
• Una solución interesante es el uso de cristales líquidos como puertas lógicas. Se aplican, entre otros, en optoelectrónica, donde se utilizan los llamados fenómenos no lineales.