Cristais Líquidos
O que são:
O estado sólido cristalino é
composto por átomos ou molécula que estão ligados entre si tomando uma certa
forma geométrica que se repete e assim formando uma cadeia cristalina. As
posições dos átomos ou moléculas se repetem ao logo desta cadeia, ou seja,
possui uma ordem posicional. Alem disso as moléculas podem ter nesta
cadeia sempre a mesma orientação, a este aspecto chamamos de ordem
orientacional.
Um líquido não possui ordem orientacional
e nem posicional, alem do mais as moléculas transladam e rotacionam
aleatóriamente.
Um cristal líquido possui as mesmas
propriedades de um líquido, como por exemplo, não suportar cisalhamento, tomar
a forma de seu recipiente, escoar, etc.; mas além dessas, possui tambem
propriedades geralmente reservadas aos sólidos cristalinos, como por exemplo, anisotropia
(propriedades variam com a direção) em suas propriedades óticas, elétricas e
magnéticas. Os cristais líquidos também recebem a denominação de fase
mesomórfica e líquido anisotrópico.
Resumidamente, Cristal Líquido
é o nome dado ao líquido que tem algumas propriedades reservadas aos
sólidos cristalinos.
Os cristais líquidos possuem
importantes aplicações tecnológicas exatamente porque são anisotrópicos. A
sua anisotropia permite a mudança de suas propriedades óticas pela aplicação
de campos elétricos ou magnéticos. A mudança nas propriedades óticas pode
ser usada para modular a luz, sendo este efeito a base das aplicações
tecnológicas dos cristais líquidos.
Os cristais líquidos são formados por compostos orgânicos cujas moléculas
devem apresentar certas características peculiares. Por exemplo, para formar
uma fase líquida cristalina as moléculas devem ter uma forma geométrica
bastante anisotrópica. Para o caso de cristais líquidos para fins
tecnológicos, as moléculas devem ser alongadas, na forma de cilindros, cujo
comprimento é bem maior que seu diâmetro ( a razão entre os dois é da ordem
de 4 a 5).
Nos cristais líquidos há um
progressivo aumento de ordem que dá origem às diferentes fases líquidas
cristalinas. Estas fases podem ser divididas em três grandes grupos: a fase nemática,
a fase colestérica e as fases esmécticas.
a) Fase nemática: o
líquido ganha um grau orientacional. Os eixos maiores das moléculas tendem a
ficar paralelos a uma direção preferencial (indicado pela seta), que é
chamado diretor(n). Nesta o cristal tem é birefringente, tem um indice de
refração na direção do eixo diretor e outro na direção perpendicular.
b) Fase colestérica: muito
parecida com a fase nemática, mas além das moléculas tenderem a ficar
paralelas, existe uma torção espontânea do diretor (como uma escada em
espiral), de modo a resultar numa periodicidade espacial. Hoje em dia ela é
considerada uma variante da fase nemática conhecida como Super Twaisted
Nemastic (STN) que em português significa nemática supre girada. As siglas TN,
NTN e FCSTN são designadas descrever a mesma fase.
c) Fase esméctica: além da
ordem orientacional dos nemáticos, possuem ordem posicional que dá origem à
formação de camada de moléculas. As fases esmécticas mais conhecidas são a
esméctica A e a C. Na esméctica A as moléculas são perpendiculares às
camadas e na C são inclinadas em relação à normal de camada, sendo que não
existe ordem posicional entre as moléculas dentro de cada camada.
Os cristais líquidos mudam de
fase quando induzidos por algum agente externo, chamado parâmetro indutor de
fase. De acordo com o parâmetro indutor de fase podemos distinguir dois tipos
de cristais líquidos: os termotrópicos e os liotrópicos.
a) Termotrópicos: o
parâmetro indutor de fase é a temperatura e a unidade estrutural são as
moléculas.
b) Liotrópico: o parâmetro
indutor de fase é a concentração e a unidade estrutural são as micelas.
Obtém-se um cristal líquido liotrópico pela mistura de um surfactante
(sabão), água e álcool. Variando a concentração destes compostos obtemos
diferentes fases.
Display de Cristal
Líquido Monocromático (Passivo)
Monitor de Cristal Líquido Colorido (Ativo ou Passivo)
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