მთავარი განსხვავება ნემატურ სმექტურ და ქოლესტერინულ თხევად კრისტალებს შორის არის მათი სტრუქტურა. ნემატურ თხევად კრისტალებს არ აქვთ მოლეკულების მოწესრიგებული სტრუქტურა, ხოლო სმექტიკურ თხევად კრისტალებს აქვთ ფენოვანი მოლეკულური სტრუქტურა, ხოლო ქოლესტერინულ თხევად კრისტალებს აქვთ მოლეკულები გრეხილი და ქირალური განლაგებით.
ტერმინი თხევადი კრისტალები შეიძლება განისაზღვროს, როგორც მატერიის ფაზა, რომელსაც აქვს თვისებები ჩვეულებრივი სითხეებისა და მყარი კრისტალების თვისებებს შორის. მაგალითად, თხევად კრისტალს შეუძლია სითხის მსგავსად მიედინება, მაგრამ თხევადი ბროლის მოლეკულები ბროლის მსგავს ხასიათზეა ორიენტირებული.არსებობს სამი ძირითადი ფაზა, რომელშიც შეიძლება მოხდეს თხევადი კრისტალები: თერმოტროპული თხევადი კრისტალები, ლიოტროპული თხევადი კრისტალები და მეტალოტროპული თხევადი კრისტალები. ასევე არსებობს თერმოტროპული თხევადი კრისტალების რამდენიმე სახეობა. ამ ტიპებს მიეკუთვნება ნემატური კრისტალები, სმექტური კრისტალები, ქირალური ფაზა ან გრეხილი ნემატიკა, დისკოტიკური ფაზა და კონუსური ფაზები.
რა არის ნემატური თხევადი კრისტალები?
ნემატური თხევადი კრისტალები თხევადი კრისტალების ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული სახეობაა. ტერმინი "ნემატიკა" მომდინარეობს ბერძნული წარმოშობიდან, სადაც მას აქვს "ძაფის" მნიშვნელობა. ეს იმიტომ ხდება, რომ ეს ტერმინი წარმოიშვა ტოპოლოგიური დეფექტებისგან, რომლებიც ძაფების სახით ჩნდება. ჩვეულებრივ, ნემატიკაში ამ ტოპოლოგიურ დეფექტებს დისლინაციას უწოდებენ. უფრო მეტიც, ნემატიკა ჩვეულებრივ ავლენს დეფექტის ტიპს, რომელიც ცნობილია როგორც "ზღარბი" ტოპოლოგიური დეფექტები.
როგორც წესი, ნემატიურ ფაზას აქვს კალამური ან ღეროს ფორმის ორგანული მოლეკულები, რომლებსაც არ აქვთ პოზიციური რიგი. მაგრამ ეს მოლეკულები მიდრეკილნი არიან თვითგანლაგებისკენ, რათა ჰქონდეთ შორ მანძილზე მიმართულების რიგი, გრძელი ღერძებით, რომლებიც დაახლოებით ერთმანეთის პარალელურია.ამრიგად, ამ ფაზაში მოლეკულები თავისუფლად მოძრაობენ და ამ მოლეკულების მასის ცენტრი მიდრეკილია შემთხვევით განაწილებისკენ, სითხის მსგავსი. თუმცა, ეს მოლეკულები ინარჩუნებენ შორ მანძილზე მიმართულების წესრიგს მყარი ფაზის მსგავსი.
ძირითადად ნემატური ფაზები ცალღერძულია. ეს ნიშნავს, რომ ამ მოლეკულებს აქვთ ერთი ღერძი (მას უწოდებენ "directrix"), რომელიც გრძელია. ეს არის სასურველი ღერძი და დანარჩენი ორი ღერძი ერთმანეთის ეკვივალენტურია და ჩვენ შეგვიძლია მივახლოთ ისინი ცილინდრებად ან ღეროებად. გარდა ამისა, შეიძლება არსებობდეს ბიაქსიალური ნემატიკა, რომელთაც არა მხოლოდ ორიენტაცია მსგავსია მათი გრძელი ღერძით, არამედ ისინი მიდრეკილნი არიან ორიენტირდნენ მეორადი ღერძის გასწვრივ.
ნემატური ფაზის მოლეკულები აჩვენებენ სითხეს, რომელიც მსგავსია ჩვეულებრივი იზოტროპული სითხეში. თუმცა, ამ ფაზაში მოლეკულების მარტივად გასწორება შეგვიძლია გარე მაგნიტური ან ელექტრული ველის გამოყენებით. როდესაც ეს მოლეკულები სწორდება წესრიგში, ნემატური ფაზა აჩვენებს ცალღერძულ კრისტალების ოპტიკურ თვისებებს და, შესაბამისად, ეს ფაზები ძალიან სასარგებლოა თხევადი კრისტალების ჩვენებებში.
რა არის სმექტური თხევადი კრისტალები?
სმექტიკური თხევადი კრისტალები არის თხევადი კრისტალების ტიპი, რომლებსაც აქვთ კარგად განსაზღვრული მოლეკულების ფენები, რომლებსაც შეუძლიათ ერთმანეთზე გადაადგილება. ეს ქცევა მსგავსია საპნის მოცურების ეფექტების. უფრო მეტიც, სმექტური თხევადი კრისტალები გვხვდება ნემატური თხევადი კრისტალების ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე. ტერმინი smectic მომდინარეობს ლათინური სიტყვიდან "smectius", რაც ნიშნავს "წმენდას"; სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს ნიშნავს საპნის მსგავსი თვისებების არსებობას. ამიტომ, სმექტური ფაზა განლაგებულია თანმიმდევრობით ერთი მიმართულებით.
სურათი 01: სმექტური A ფაზა მარცხენაში და სმექტური C ფაზა მარჯვნივ
ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ ორ განსხვავებულ სმექტურ ფაზას, როგორც სმექტური A ფაზა და სმექტური C ფაზა. სმექტური A ფაზას აქვს მოლეკულები ორიენტირებული ნორმალურ შრესთან ერთად, ხოლო სმექტური C-ს მოლეკულები მისგან შორს არის დახრილი.უფრო მეტიც, ამ ტიპის ფაზა ფენებში სითხის სახით ჩნდება. თუმცა, შეიძლება არსებობდეს მრავალი სხვადასხვა ტიპის სმექტური ფაზა, რომლებიც განსხვავდებიან ერთმანეთისგან პოზიციური და ორიენტაციის წესრიგის ტიპისა და ხარისხის მიხედვით.
რა არის ქოლესტერინის თხევადი კრისტალები?
ქოლესტერინის თხევადი კრისტალები არის თხევადი კრისტალების ტიპი, რომელიც შედგება მხოლოდ ქირალური მოლეკულებისგან. ამ ტიპის ფაზა აჩვენებს ქირალურობას. ხშირად ამ ფაზას ქირალურ ფაზას ან გრეხილ ნემატიკურ ფაზას ვუწოდებთ მისი ქირალურობის გამო. ტერმინი ქოლესტერინი მოდის მისი პირველი დაკვირვებიდან, სადაც მატერიის ეს ფაზა პირველად გამოჩნდა ქოლესტერინის წარმოებულებში. ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ ამ ტიპის ფაზას, რომელიც ავლენს მოლეკულების ტრიალს, რომლებიც პერპენდიკულარულია დირექტორის მიმართ, სადაც მოლეკულური ღერძი პარალელურია დირექტორის მიმართ.
სურათი 02: ქოლესტერინის ფაზა
მოლეკულების ასიმეტრიული შეფუთვის გამო ამ ფაზაში მიმდებარე მოლეკულებს შორის არის სასრული ბრუნვის კუთხე. ამ ტიპის შეფუთვა იწვევს უფრო შორ მანძილზე ქირალურ წესრიგს. ჩვეულებრივ, ჩვენ განვსაზღვრავთ ქირალურ სიმაღლეს ან „p“-ს ქოლესტერინის თხევადი კრისტალების თვისებებთან დაკავშირებით, სადაც ის ეხება მანძილს, რომელზედაც თხევადი კრისტალების მოლეკულები განიცდიან სრულ წრის ბრუნვას (360 გრადუსიანი ბრუნი)..
რა განსხვავებაა ნემატურ სმექტიკასა და ქოლესტერინულ თხევად კრისტალებს შორის?
ნემატური, სმექტური და ქოლესტერიული ფაზები არის მატერიის სამი განსხვავებული ფაზა, რომლებიც ხვდება თერმოტროპული თხევადი კრისტალების ქვეშ. ნემატური სმექტური და ქოლესტერინის თხევად კრისტალებს შორის მთავარი განსხვავებაა ის, რომ ნემატურ თხევად კრისტალებს არ აქვთ მოლეკულების მოწესრიგებული სტრუქტურა, ხოლო სმექტურ თხევად კრისტალებს აქვთ ფენიანი მოლეკულური სტრუქტურა, ხოლო ქოლესტერინულ თხევად კრისტალებს აქვთ მოლეკულები გრეხილი და ქირალური განლაგებით.
ქვემოთ მოცემულია განსხვავების შეჯამება ნემატურ სმექტურ და ქოლესტერინულ თხევად კრისტალებს შორის ცხრილის სახით.
რეზიუმე - ნემატური სმექტიკა vs ქოლესტერინის თხევადი კრისტალები
ნემატური, სმექტური და ქოლესტერიული ფაზები არის მატერიის სამი განსხვავებული ფაზა, რომლებიც ხვდება თერმოტროპული თხევადი კრისტალების ქვეშ. ნემატური, სმექტური და ქოლესტერინის თხევად კრისტალებს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ნემატურ თხევად კრისტალებს არ აქვთ მოლეკულების მოწესრიგებული სტრუქტურა, ხოლო სმექტურ თხევად კრისტალებს აქვთ ფენოვანი მოლეკულური სტრუქტურა, ხოლო ქოლესტერინულ თხევად კრისტალებს აქვთ მოლეკულები გრეხილი და ქირალური განლაგებით..
