ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง nematic smectic และ cholesteric liquid crystal คือโครงสร้างของพวกมัน ผลึกเหลว Nematic ไม่มีโครงสร้างที่เป็นระเบียบของโมเลกุล และผลึกเหลว Smectic มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นชั้น ในขณะที่ผลึกเหลวที่มีคอเลสเตอรอลมีโมเลกุลในรูปแบบบิดเกลียวและไครัล
คำว่า ผลึกเหลว สามารถกำหนดเป็นเฟสของสสารที่มีคุณสมบัติระหว่างคุณสมบัติของของเหลวทั่วไปและผลึกที่เป็นของแข็ง ตัวอย่างเช่น ผลึกเหลวสามารถไหลได้เหมือนของเหลว แต่โมเลกุลของผลึกเหลวมีแนวโน้มที่จะมีลักษณะเหมือนคริสตัลผลึกเหลวอาจเกิดขึ้นได้สามขั้นตอนหลัก: ผลึกเหลวเทอร์โมทรอปิก ผลึกเหลวไลโอโทรปิก และผลึกเหลวเมทัลโลทรอปิก ผลึกเหลวเทอร์โมทรอปิกมีหลายประเภทเช่นกัน ประเภทเหล่านี้ได้แก่ คริสตัลนีมาติก คริสตัลสเม็กติก เฟสไครัลหรือเนเมติกส์บิดเบี้ยว เฟสดิสคอต และเฟสรูปกรวย
ผลึกเหลว Nematic คืออะไร
ผลึกเหลว Nematic เป็นหนึ่งในผลึกเหลวที่พบมากที่สุด คำว่า "nematic" มาจากภาษากรีกซึ่งมีความหมายว่า "ด้าย" เนื่องจากคำนี้มาจากข้อบกพร่องทางทอพอโลยีที่ปรากฏเป็นเธรด โดยปกติ ข้อบกพร่องเชิงทอพอโลยีเหล่านี้ใน nematics จะเรียกว่า disclinations นอกจากนี้ nematics มักจะแสดงประเภทของข้อบกพร่องที่เรียกว่าข้อบกพร่องทอพอโลยี "เม่น"
โดยทั่วไป เฟสนีมาติกจะมีโมเลกุลอินทรีย์คาลามิติกหรือรูปแท่งซึ่งไม่มีการจัดตำแหน่ง แต่โมเลกุลเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะจัดเรียงตัวเองเพื่อให้มีลำดับทิศทางระยะไกลที่มีแกนยาวซึ่งขนานกันอย่างคร่าว ๆดังนั้น โมเลกุลในระยะนี้จึงไหลได้อย่างอิสระ และจุดศูนย์กลางมวลของโมเลกุลเหล่านี้มักจะสุ่มกระจาย คล้ายกับของเหลว อย่างไรก็ตาม โมเลกุลเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะรักษาลำดับทิศทางระยะไกลที่คล้ายกับเฟสของแข็ง
ส่วนใหญ่ nematic เฟสเป็นแกนเดียว ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลเหล่านี้มีแกนเดียว (เรียกว่า "ไดเรกทริกซ์") ที่ยาว นี่คือแกนที่ต้องการ และอีกสองแกนที่เหลือเท่ากัน และเราสามารถประมาณพวกมันเป็นทรงกระบอกหรือแท่ง นอกจากนี้ อาจมีนีเมติกส์แบบแกนสองแกนที่ไม่เพียงแต่การวางแนวจะคล้ายกันในแกนยาวเท่านั้น แต่ยังมีแนวโน้มที่จะปรับแนวตามแกนทุติยภูมิด้วย
โมเลกุลของเฟสนีมาติกแสดงความลื่นไหลที่คล้ายกับความลื่นไหลในของเหลวไอโซโทรปิกธรรมดา อย่างไรก็ตาม เราสามารถจัดตำแหน่งโมเลกุลในระยะนี้ได้อย่างง่ายดายผ่านการใช้สนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้าภายนอก เมื่อโมเลกุลเหล่านี้เรียงตัวกันเป็นลำดับ เฟสนีมาติกจะแสดงคุณสมบัติทางแสงของผลึกแกนเดียว ดังนั้น เฟสเหล่านี้จึงมีประโยชน์มากในการแสดงคริสตัลเหลว
ผลึกเหลว Smectic คืออะไร
ผลึกเหลว Smectic เป็นผลึกเหลวชนิดหนึ่งที่มีชั้นโมเลกุลที่ชัดเจนซึ่งสามารถเลื่อนทับกันได้ ลักษณะการทำงานนี้คล้ายกับเอฟเฟกต์การเลื่อนของสบู่ นอกจากนี้ ผลึกเหลวแบบ smectic เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าของผลึกเหลวชนิดนีมาติก คำว่า smectius มาจากคำภาษาละตินว่า "smectius" ซึ่งแปลว่า "การทำความสะอาด"; กล่าวอีกนัยหนึ่งก็หมายถึงการมีคุณสมบัติคล้ายสบู่ ดังนั้นระยะ smectic จึงอยู่ในลำดับในทิศทางเดียว
รูปที่ 01: Smectic A เฟสในซ้ายและ Smectic C เฟสทางด้านขวา
เราสามารถสังเกตเฟส smectic ที่แตกต่างกันสองเฟสเป็น smectic A phase และ smectic C phase เฟส smectic A มีโมเลกุลที่จัดวางตามชั้นปกติ ในขณะที่ smectic C มีโมเลกุลที่เอียงออกจากมันนอกจากนี้เฟสประเภทนี้ยังปรากฏเป็นของเหลวภายในชั้น อย่างไรก็ตาม อาจมีระยะ smectic หลายประเภทที่แตกต่างกันไปตามประเภทและระดับของตำแหน่งและลำดับการวางแนว
ผลึกเหลวโคเลสเตอรอลคืออะไร
ผลึกเหลวคอเลสเตอรอลเป็นผลึกเหลวชนิดหนึ่งที่สร้างจากโมเลกุลไครัลเท่านั้น เฟสประเภทนี้แสดง chirality บ่อยครั้งที่เราเรียกเฟสนี้ว่าเฟส chiral หรือเฟส nematic แบบบิดเบี้ยวเนื่องจาก chirality คำว่าโคเลสเตอรอลมาจากการสังเกตครั้งแรกที่ระยะของสสารนี้ปรากฏขึ้นครั้งแรกในอนุพันธ์ของโคเลสเตอรอล เราสามารถสังเกตเฟสประเภทนี้ที่แสดงการบิดตัวของโมเลกุล ซึ่งตั้งฉากกับผู้กำกับโดยที่แกนโมเลกุลขนานกับผู้กำกับ
รูปที่ 02: ระยะคอเลสเตอรอล
มีมุมบิดจำกัดระหว่างโมเลกุลที่อยู่ติดกันในระยะนี้เนื่องจากการอัดตัวของโมเลกุลแบบไม่สมมาตร การบรรจุประเภทนี้ทำให้เกิดลำดับ chiral ที่ยาวขึ้น โดยปกติ เรากำหนด chiral pitch หรือ "p" เกี่ยวกับคุณสมบัติของผลึกเหลวที่มีคอเลสเตอรอลซึ่งหมายถึงระยะห่างที่โมเลกุลของผลึกเหลวได้รับการบิดเป็นวงกลมเต็มวงกลม (หมุน 360 องศา)
ความแตกต่างระหว่าง Nematic Smectic และ Cholesteric Liquid Crystals คืออะไร
ระยะ Nematic, smectic และ cholesteric เป็นสสารสามระยะที่แตกต่างกันซึ่งอยู่ภายใต้ผลึกเหลวเทอร์โมโทรปิก ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง nematic smectic และ cholesteric liquid crystal คือ ผลึกเหลว nematic ไม่มีโครงสร้างที่เป็นระเบียบของโมเลกุล และผลึกเหลว smectic มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นชั้น ในขณะที่ผลึกเหลว cholesteric มีโมเลกุลในการจัดเรียงแบบบิดและไครัล
ด้านล่างคือบทสรุปของความแตกต่างระหว่างผลึกเหลวชนิด Nematic smectic และ cholesteric ในรูปแบบตาราง
Summary – Nematic Smectic กับ Cholesteric Liquid Crystals
ระยะ Nematic, smectic และ cholesteric เป็นสสารสามระยะที่แตกต่างกันซึ่งอยู่ภายใต้ผลึกเหลวเทอร์โมโทรปิก ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างผลึกเหลว nematic, smectic และ cholesteric คือ ผลึกเหลว nematic ไม่มีโครงสร้างที่เป็นระเบียบของโมเลกุล และผลึกเหลว smectic มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นชั้น ในขณะที่ผลึกเหลว cholesteric มีโมเลกุลในการจัดเรียงแบบบิดและแบบไครัล
