Avainero nemaattisten smektisten ja kolesteristen nestekiteiden välillä on niiden rakenne. Nemaattisilla nestekiteillä ei ole järjestettyä molekyylirakennetta, ja smektisillä nestekiteillä on kerrostettu molekyylirakenne, kun taas kolesterisissa nestekiteissä molekyylit ovat kiertyneessä ja kiraalisessa järjestelyssä.
Termi nestekiteet voidaan määritellä aineen faasiksi, jonka ominaisuuksia ovat tavanomaisten nesteiden ja kiinteiden kiteiden ominaisuuksien välissä. Esimerkiksi nestekide voi virrata nesteen tavoin, mutta nestekiteen molekyylit ovat yleensä orientoituneet kidemäisesti. On olemassa kolme päävaihetta, joissa nestekiteet voivat esiintyä: termotrooppiset nestekiteet, lyotrooppiset nestekiteet ja metallotrooppiset nestekiteet. Termotrooppisia nestekiteitä on myös useita tyyppejä. Näihin tyyppeihin kuuluvat nemaattiset kiteet, smektiset kiteet, kiraalinen faasi tai kierretty nemattiikka, diskoottinen faasi ja kartiofaasit.
Mitä nemaattiset nestekiteet ovat?
Nemaattiset nestekiteet ovat yksi yleisimmistä nestekidetyypeistä. Termi "nemaattinen" tulee kreikkalaisesta alkuperästä, jossa se tarkoittaa "lankaa". Tämä johtuu siitä, että tämä termi on peräisin topologisista vioista, jotka näkyvät säikeinä. Normaalisti näitä nematiikan topologisia vikoja kutsutaan disklinaatioiksi. Lisäksi nematiikassa on taipumus esiintyä "siili"-topologisina virheinä.
Tyypillisesti nemaattisessa faasissa on kalamiittisia tai sauvan muotoisia orgaanisia molekyylejä, joilla ei ole sijaintijärjestystä. Mutta näillä molekyyleillä on taipumus kohdistaa itsensä, jotta niillä olisi pitkän kantaman suuntajärjestys, jossa on pitkät akselit, jotka ovat suunnilleen samansuuntaisia toistensa kanssa. Siksi tässä vaiheessa olevat molekyylit voivat virrata vapaasti, ja näiden molekyylien massakeskipisteellä on taipumus jakautua satunnaisesti nesteen tapaan. Näillä molekyyleillä on kuitenkin taipumus säilyttää pitkän kantaman suuntajärjestys, joka on samanlainen kuin kiinteässä faasissa.
Enimmäkseen nemaattiset vaiheet ovat yksiakselisia. Tämä tarkoittaa, että näillä molekyyleillä on yksi akseli (se on nimeltään "directrix"), joka on pitkä. Tämä on ensisijainen akseli, ja kaksi muuta akselia vastaavat toisiaan, ja voimme arvioida ne sylintereinä tai tankoina. Lisäksi voi olla kaksiakselisia nematioita, joiden pitkän akselin suuntaus on samanlainen, vaan niillä on taipumus suuntautua toissijaista akselia pitkin.
Nemaattisen faasin molekyylit osoittavat juoksevuutta, joka on samanlainen kuin tavallisen isotrooppisen nesteen juoksevuus. Voimme kuitenkin helposti kohdistaa molekyylit tässä vaiheessa käyttämällä ulkoista magneetti- tai sähkökenttää. Kun nämä molekyylit on kohdistettu järjestykseen, nemaattinen faasi näyttää yksiakselisten kiteiden optisia ominaisuuksia, ja siksi nämä faasit ovat erittäin hyödyllisiä nestekidenäyttöissä.
Mitä Smectic-nestekiteet ovat?
Smektiset nestekiteet ovat nestekiteitä, joissa on hyvin määritellyt molekyylikerrokset, jotka pystyvät liukumaan toistensa yli. Tämä käyttäytyminen on samanlainen kuin saippuan liukuefektit. Lisäksi smektisiä nestekiteitä esiintyy alemmissa lämpötiloissa kuin nemaattisten nestekiteiden. Termi smectic tulee latinan sanasta "smectius", joka tarkoittaa "puhdistusta"; toisin sanoen se tarkoittaa saippuan k altaisten ominaisuuksien olemassaoloa. Siksi smektinen vaihe on sijoitettu järjestyksessä yhteen suuntaan.
Kuva 01: Smektinen A-vaihe vasemmalla ja smektinen C-vaihe oikealla
Voimme havaita kaksi erilaista smektistä vaihetta smektisenä A-faasina ja smektisenä C-faasina. Smektisen A-faasin molekyylit ovat suuntautuneet normaalikerroksen mukana, kun taas smektisen C-faasin molekyylit ovat kallistuneet siitä poispäin. Lisäksi tämän tyyppinen faasi esiintyy nesteenä kerrosten sisällä. Smektisiä vaiheita voi kuitenkin olla monia eri tyyppejä, jotka eroavat toisistaan sijainti- ja suuntajärjestyksen tyypin ja asteen mukaan.
Mitä ovat kolesteriset nestekiteet?
Kolesteriset nestekiteet ovat nestekiteitä, jotka on valmistettu vain kiraalisista molekyyleistä. Tämän tyyppinen faasi osoittaa kiraalisuutta. Usein kutsumme tätä vaihetta kiraaliseksi faasiksi tai kiertyneeksi nemaattiseksi faasiksi sen kiraalisuuden vuoksi. Termi kolesterinen tulee sen ensimmäisestä havainnosta, jossa tämä ainefaasi esiintyi ensimmäisen kerran kolesterolijohdannaisissa. Voimme havaita tämän tyyppisen faasin, jossa molekyylit kiertyvät, jotka ovat kohtisuorassa ohjaajaan nähden, missä molekyylin akseli on yhdensuuntainen ohjaajan kanssa.
Kuva 02: Kolesterinen vaihe
Tässä vaiheessa vierekkäisten molekyylien välillä on äärellinen kiertokulma molekyylien epäsymmetrisen pakkauksen vuoksi. Tämäntyyppinen pakkaus aiheuttaa pidemmän kantaman kiraalisen järjestyksen. Yleensä määrittelemme kiraalisen sävelkorkeuden tai "p" koskien kolesteristen nestekiteiden ominaisuuksia, missä se viittaa etäisyyteen, jonka yli nestekidemolekyylit käyvät läpi täyden ympyrän kierteen (360 asteen kierre).
Mitä eroa nemaattisten smektisten ja kolesteristen nestekiteiden välillä on?
Nemaattinen, smektinen ja kolesterinen faasi ovat kolme erilaista aineen vaihetta, jotka kuuluvat termotrooppisten nestekiteiden alle. Keskeinen ero nemaattisten smektisten ja kolesteristen nestekiteiden välillä on se, että nemaattisilla nestekiteillä ei ole järjestettyä molekyylirakennetta, ja smektisillä nestekiteillä on kerrostettu molekyylirakenne, kun taas kolesterisissa nestekiteissä on molekyylejä kierretyssä ja kiraalisessa järjestelyssä.
Alla on yhteenveto nemaattisten smektisten ja kolesteristen nestekiteiden eroista taulukkomuodossa.
Yhteenveto – Nemaattinen smektinen vs kolesterinen nestekiteet
Nemaattinen, smektinen ja kolesterinen faasi ovat kolme erilaista aineen vaihetta, jotka kuuluvat termotrooppisten nestekiteiden alle. Keskeinen ero nemaattisten, smektisten ja kolesteristen nestekiteiden välillä on se, että nemaattisilla nestekiteillä ei ole järjestettyä molekyylirakennetta, ja smektisillä nestekiteillä on kerrostettu molekyylirakenne, kun taas kolesterisissa nestekiteissä molekyylit ovat kiertyneessä ja kiraalisessa järjestelyssä.
