Sự khác biệt chính giữa tinh thể lỏng smectic và cholesteric nematic là cấu trúc của chúng. Các tinh thể lỏng hình cầu không có cấu trúc phân tử có trật tự và tinh thể lỏng smectic có cấu trúc phân tử nhiều lớp, trong khi tinh thể lỏng cholesteric có các phân tử sắp xếp xoắn và không đối xứng.
Thuật ngữ tinh thể lỏng có thể được định nghĩa là một giai đoạn của vật chất có các đặc tính nằm giữa các đặc tính của chất lỏng thông thường và tinh thể rắn. Ví dụ, một tinh thể lỏng có thể chảy như chất lỏng, nhưng các phân tử của tinh thể lỏng có xu hướng được định hướng trong bản chất giống như tinh thể. Có ba giai đoạn chính trong đó tinh thể lỏng có thể xảy ra: tinh thể lỏng hướng nhiệt, tinh thể lỏng lyotropic và tinh thể lỏng hướng kim loại. Có một số loại tinh thể lỏng hướng nhiệt. Những loại này bao gồm tinh thể nematic, tinh thể smectic, pha bất đối hoặc pha xoắn, pha đĩa và pha conic.
Tinh thể lỏng Nematic là gì?
Tinh thể lỏng Nematic là một trong những loại tinh thể lỏng phổ biến nhất. Thuật ngữ “nematic” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, nơi nó có nghĩa là “sợi”. Điều này là do thuật ngữ này có nguồn gốc từ các khuyết tật cấu trúc liên kết xuất hiện dưới dạng các chủ đề. Thông thường, những khiếm khuyết về cấu trúc liên kết này ở bệnh nhân sơ sinh được đặt tên là không thích hợp. Hơn nữa, bệnh nhân sơ sinh có xu hướng biểu hiện một loại khiếm khuyết được gọi là khiếm khuyết cấu trúc liên kết “hedgehog”.
Thông thường, pha nematic có các phân tử hữu cơ hình que hoặc calami không có trật tự vị trí. Nhưng các phân tử này có xu hướng tự sắp xếp để có trật tự định hướng tầm xa có các trục dài gần như song song với nhau. Do đó, các phân tử trong pha này chảy tự do, và khối tâm của các phân tử này có xu hướng phân bố ngẫu nhiên, tương tự như chất lỏng. Tuy nhiên, các phân tử này có xu hướng duy trì trật tự định hướng tầm xa tương tự như pha rắn.
Hầu hết, các pha nematic là đơn trục. Điều này có nghĩa là các phân tử này có một trục (nó được đặt tên là “ma trận trực tiếp”) dài. Đây là trục ưu tiên, và hai trục còn lại tương đương với nhau, và chúng ta có thể coi chúng là hình trụ hoặc thanh. Hơn nữa, có thể có các sơ đồ hai trục không chỉ có hướng giống nhau theo trục dài mà còn có xu hướng định hướng dọc theo trục thứ cấp.
Các phân tử của pha nematic thể hiện tính lưu động tương tự như tính lưu động trong chất lỏng đẳng hướng thông thường. Tuy nhiên, chúng ta có thể dễ dàng sắp xếp các phân tử trong giai đoạn này thông qua ứng dụng của từ trường hoặc điện trường bên ngoài. Khi các phân tử này được sắp xếp thành một trật tự, pha nematic thể hiện các đặc tính quang học của tinh thể đơn trục, và do đó, các pha này rất hữu ích trong màn hình tinh thể lỏng.
Tinh thể lỏng Smectic là gì?
Tinh thể lỏng Smectic là một loại tinh thể lỏng có các lớp phân tử được xác định rõ ràng có thể trượt qua nhau. Hành vi này tương tự như các hiệu ứng trượt do xà phòng tạo ra. Hơn nữa, tinh thể lỏng smectic xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của tinh thể lỏng nematic. Thuật ngữ smectic bắt nguồn từ từ tiếng Latinh “smectius” có nghĩa là “làm sạch”; nói cách khác, nó có nghĩa là sự hiện diện của các đặc tính giống như xà phòng. Do đó, pha smectic được định vị theo thứ tự dọc theo một hướng.
Hình 01: Pha Smectic A ở bên trái và pha Smectic C ở bên phải
Chúng ta có thể quan sát hai pha smectic khác nhau là pha smectic A và pha smectic C. Pha smectic A có các phân tử được định hướng cùng với lớp bình thường, trong khi smectic C có các phân tử nghiêng ra khỏi nó. Hơn nữa, loại pha này xuất hiện dưới dạng chất lỏng bên trong các lớp. Tuy nhiên, có thể có nhiều loại pha smectic khác nhau tùy theo loại và mức độ của trật tự vị trí và định hướng.
Tinh thể lỏng Cholesteric là gì?
Tinh thể lỏng cholesteric là một loại tinh thể lỏng chỉ được tạo ra từ các phân tử bất đối. Loại pha này cho thấy sự chirality. Thông thường, chúng ta gọi pha này là pha bất đối hoặc pha nematic xoắn do tính bất đối của nó. Thuật ngữ cholesteric xuất phát từ quan sát đầu tiên của nó khi giai đoạn vật chất này xuất hiện lần đầu tiên trong các dẫn xuất của cholesterol. Chúng ta có thể quan sát loại pha này thể hiện sự xoắn của các phân tử, chúng vuông góc với đạo trình nơi trục phân tử song song với đạo trình.
Hình 02: Pha Cholesteric
Có một góc xoắn hữu hạn giữa các phân tử liền kề trong pha này do sự đóng gói không đối xứng của các phân tử. Loại đóng gói này gây ra một trật tự chiral phạm vi dài hơn. Thông thường, chúng tôi định nghĩa cao độ chiral hoặc “p” liên quan đến các đặc tính của tinh thể lỏng cholesteric, trong đó nó đề cập đến khoảng cách mà các phân tử tinh thể lỏng trải qua một vòng xoắn tròn (xoắn 360 độ).
Sự khác biệt giữa tinh thể lỏng Smectic và Cholesteric dạng Nematic là gì?
Pha Nematic, smectic và cholesteric là ba pha khác nhau của vật chất nằm dưới các tinh thể lỏng hướng nhiệt. Sự khác biệt chính giữa tinh thể lỏng smectic và cholesteric nematic là tinh thể lỏng nematic không có cấu trúc phân tử có trật tự và tinh thể lỏng smectic có cấu trúc phân tử nhiều lớp, trong khi tinh thể lỏng cholesteric có các phân tử sắp xếp xoắn và không đối xứng.
Dưới đây là tóm tắt về sự khác biệt giữa tinh thể lỏng smectic và cholesteric ở dạng bảng.
Tóm tắt - Tinh thể lỏng Smectic vs Cholesteric Nematic
Pha Nematic, smectic và cholesteric là ba pha khác nhau của vật chất nằm dưới các tinh thể lỏng hướng nhiệt. Sự khác biệt chính giữa tinh thể lỏng nematic, smectic và cholesteric là tinh thể lỏng nematic không có cấu trúc phân tử có trật tự và tinh thể lỏng smectic có cấu trúc phân tử nhiều lớp, trong khi tinh thể lỏng cholesteric có các phân tử sắp xếp xoắn và không đối xứng.
