La principale différence entre les cristaux liquides smectiques nématiques et cholestériques est leur structure. Les cristaux liquides nématiques n'ont pas de structure ordonnée de molécules et les cristaux liquides smectiques ont une structure moléculaire en couches, tandis que les cristaux liquides cholestériques ont les molécules dans un arrangement torsadé et chiral.
Le terme cristaux liquides peut être défini comme une phase de matière ayant des propriétés entre les propriétés des liquides conventionnels et des cristaux solides. Par exemple, un cristal liquide peut s'écouler comme un liquide, mais les molécules du cristal liquide ont tendance à être orientées dans une nature cristalline. Il existe trois phases principales dans lesquelles les cristaux liquides peuvent apparaître: les cristaux liquides thermotropes, les cristaux liquides lyotropes et les cristaux liquides métallotropes. Il existe également plusieurs types de cristaux liquides thermotropes. Ces types comprennent les cristaux nématiques, les cristaux smectiques, la phase chirale ou les nématiques torsadés, la phase discotique et les phases coniques.
Que sont les cristaux liquides nématiques ?
Les cristaux liquides nématiques sont l'un des types de cristaux liquides les plus courants. Le terme "nématique" vient d'une origine grecque où il a le sens de "fil". En effet, ce terme est issu des défauts topologiques qui apparaissent sous forme de threads. Normalement, ces défauts topologiques dans les nématiques sont nommés disclinations. De plus, les nématiques ont tendance à présenter un type de défaut connu sous le nom de défauts topologiques "hérisson".
Typiquement, la phase nématique contient des molécules organiques calamitiques ou en forme de bâtonnet qui n'ont pas d'ordre de position. Mais ces molécules ont tendance à s'auto-aligner afin d'avoir un ordre directionnel à longue portée ayant de longs axes qui sont à peu près parallèles les uns aux autres. Par conséquent, les molécules de cette phase sont libres de circuler et le centre de masse de ces molécules a tendance à se répartir de manière aléatoire, comme un liquide. Cependant, ces molécules ont tendance à maintenir l'ordre directionnel à longue portée similaire à une phase solide.
La plupart du temps, les phases nématiques sont uniaxiales. Cela signifie que ces molécules ont un axe (il est nommé "directrice") qui est long. C'est l'axe préféré, et les deux autres axes sont équivalents l'un à l'autre, et nous pouvons les approximer comme des cylindres ou des tiges. De plus, il peut y avoir des nématiques biaxiaux dont non seulement l'orientation est similaire dans leur grand axe, mais aussi qui ont tendance à s'orienter le long d'un axe secondaire.
Les molécules de la phase nématique présentent une fluidité similaire à la fluidité d'un liquide isotrope ordinaire. Cependant, nous pouvons facilement aligner les molécules dans cette phase grâce à l'application d'un champ magnétique ou électrique externe. Lorsque ces molécules sont alignées dans un ordre, la phase nématique présente les propriétés optiques des cristaux uniaxiaux et, par conséquent, ces phases sont très utiles dans les écrans à cristaux liquides.
Que sont les cristaux liquides smectiques ?
Les cristaux liquides smectiques sont un type de cristaux liquides qui ont des couches bien définies de molécules capables de glisser les unes sur les autres. Ce comportement est similaire aux effets de glissement donnés par le savon. De plus, les cristaux liquides smectiques apparaissent à des températures inférieures à celles des cristaux liquides nématiques. Le terme smectique vient du mot latin « smectius » qui signifie « nettoyage »; en d'autres termes, cela signifie la présence de propriétés savonneuses. Par conséquent, la phase smectique est positionnée dans l'ordre le long d'une direction.
Figure 01: Phase smectique A à gauche et phase smectique C à droite
Nous pouvons observer deux phases smectiques différentes comme la phase smectique A et la phase smectique C. La phase smectique A a les molécules orientées avec la couche normale, tandis que la phase smectique C a ses molécules inclinées. De plus, ce type de phase apparaît sous forme liquide au sein des couches. Cependant, il peut y avoir de nombreux types de phases smectiques différentes les unes des autres selon le type et le degré d'ordre de position et d'orientation.
Que sont les cristaux liquides cholestériques ?
Les cristaux liquides cholestériques sont un type de cristaux liquides constitués uniquement de molécules chirales. Ce type de phase montre la chiralité. Souvent, nous appelons cette phase une phase chirale ou une phase nématique torsadée en raison de sa chiralité. Le terme cholestérique vient de sa première observation où cette phase de la matière est apparue pour la première fois dans les dérivés du cholestérol. On peut observer ce type de phase présentant une torsion des molécules, qui sont perpendiculaires au directeur où l'axe moléculaire est parallèle au directeur.
Figure 02: Phase cholestérique
Il existe un angle de torsion fini entre les molécules adjacentes dans cette phase en raison de l'empilement asymétrique des molécules. Ce type d'emballage provoque un ordre chiral à plus longue portée. Habituellement, nous définissons le pas chiral ou "p" en ce qui concerne les propriétés des cristaux liquides cholestériques où il se réfère à la distance sur laquelle les molécules de cristaux liquides subissent une torsion en cercle complet (torsion à 360 degrés).
Quelle est la différence entre les cristaux liquides smectiques nématiques et cholestériques ?
Les phases nématiques, smectiques et cholestériques sont trois phases différentes de la matière qui relèvent des cristaux liquides thermotropes. le différence clé entre les cristaux liquides smectiques nématiques et cholestériques est que les cristaux liquides nématiques n'ont pas de structure ordonnée de molécules, et les cristaux liquides smectiques ont une structure moléculaire en couches, tandis que les cristaux liquides cholestériques ont des molécules dans un arrangement torsadé et chiral.
Vous trouverez ci-dessous un résumé de la différence entre les cristaux liquides smectiques nématiques et cholestériques sous forme de tableau.
Résumé - Cristaux liquides smectiques nématiques vs cholestériques
Les phases nématiques, smectiques et cholestériques sont trois phases différentes de la matière qui relèvent des cristaux liquides thermotropes. La principale différence entre les cristaux liquides nématiques, smectiques et cholestériques est que les cristaux liquides nématiques n'ont pas de structure ordonnée de molécules et que les cristaux liquides smectiques ont une structure moléculaire en couches, tandis que les cristaux liquides cholestériques ont les molécules dans un arrangement torsadé et chiral.
