cristal líquido –

Pero este estado llamado mesomórfico no fue descubierto hasta 1888 por el botánico austriaco Friedrich Reinitzer (1857-1927). Observó que el benzoato de colesterilo (extraído de la raíz de la zanahoria) presenta dos puntos de fusión: los cristales se funden a 145,5 ° C, convirtiéndose en un líquido lechoso, que luego se convierte en un líquido perfectamente transparente a 178,5 ° C; y el fenómeno es reversible. Este comportamiento contradice el conocimiento de la época sobre cristales que “normalmente” pierden solidez y color a una misma temperatura. Le dijo al cristalógrafo alemán Otto Lehmann (1855-1922) quien confirmó la existencia de este nuevo estado de la materia y propuso el nombre de «cristal líquido» (Fliessende Krystalle, en alemán) en un artículo publicado en 1889.

Este descubrimiento fundamental despertó un gran interés en la comunidad científica al final del xix^mi siglo, pero sigue siendo un tema de estudio puramente teórico. De hecho, las aplicaciones comerciales de los cristales líquidos no surgirán hasta varias décadas después, debido a los puntos de fusión excesivamente altos de los cristales líquidos conocidos en ese momento.

Para obtener más información, consulte el artículo. cristalografía.

2. Clasificación de cristales líquidos

Ya en 1922, el mineralogista Georges Friedel distribuyó cristales líquidos, a los que llamó preferentemente mesofases o estados mesomórficos (de mis huesos en griego, «intermedio»), en tres familias numerosas:

• esmecticos (Griego smectos, “Jabón”): moléculas cilíndricas que forman capas paralelas, llamadas así debido a propiedades mecánicas cercanas a las de una película jabonosa (→ jabón);

• nemáticos (Griego nematos, “Hilo”): moléculas orientadas en la misma dirección, pero sin distribución en capas, formándose como hilos cuando se observan al microscopio;

• colestéricas : derivados del colesterol (de ahí su nombre) cuyas moléculas quirales (que tienen un carbono asimétrico) forman una estructura helicoidal.

Además, también podemos clasificar los cristales líquidos en dos categorías principales:

• termótropos : moléculas relativamente cortas cuyos estados mesomórficos aparecen por calentamiento (→ calor);

• liótropos : moléculas bastante largas en solución en un disolvente (que la mayor parte del tiempo es agua).

3. Propiedades y estructuras de los cristales líquidos.

Las moléculas de los cristales líquidos pueden moverse entre sí con relativa facilidad, como las moléculas de un líquido. Sin embargo, las moléculas de un cristal líquido tienden a orientarse de la misma manera que en un cristal sólido. El doble comportamiento (líquido y sólido) de los cristales líquidos solo se puede observar en un cierto rango de temperatura y presión.

A temperaturas suficientemente altas o presiones bajas, la orientación de las moléculas desaparece, lo que hace que el cristal líquido se convierta en líquido. A temperaturas suficientemente bajas o a presiones suficientemente altas, las moléculas de un cristal líquido se mueven con dificultad entre sí: el cristal líquido se solidifica.

Las propiedades ópticas de un cristal líquido se pueden demostrar aplicándole un campo magnético o eléctrico que modifica la orientación de sus moléculas. Por ejemplo, cuando aplicamos un campo eléctrico débil a algunos cristales líquidos, observamos un cambio en el tono del cristal (→ color). El cristal también puede adquirir la propiedad de rotar el plano de polarización de la luz.

Además, la disposición helicoidal de las moléculas biológicas que constituyen los cristales líquidos colestéricos confiere a la materia viva propiedades físicas decisivas, como la compactación del ADN en el núcleo de las células, la resistencia de las conchas de artrópodos y huesos humanos, o de nuevo la iridiscencia. colores de ciertas frutas y ciertas cáscaras de insectos.

4. Aplicaciones de los cristales líquidos

Las primeras aplicaciones de los cristales líquidos se referían a las funciones de visualización de las pantallas de los relojes digitales y las calculadoras de bolsillo (pantallas LCD) en los años 1960-1970. Luego, rápidamente, su campo de aplicación se amplió para cubrir todos los dispositivos electrónicos de consumo: televisores, computadoras portátiles, consolas de videojuegos, teléfonos inteligentes, etc.

Los cristales líquidos también se encuentran en ciertos termómetros que cambian de color en función de la temperatura (el cambio de temperatura induce un cambio en la orientación de las moléculas y, en consecuencia, una modificación de la longitud de onda de la luz reflejada). Esta propiedad de ciertos cristales líquidos de cambiar de color en función del ángulo de visión también se utiliza en la fabricación de billetes para su autenticación.

Además, es importante señalar que junto con el uso masivo de cristales líquidos termotrópicos en pantallas LCD, los cristales líquidos liotrópicos se utilizan a su vez ampliamente en cosmetología. De hecho, los productos cosméticos están repletos de este tipo de cristales líquidos utilizados como excipientes que pueden tener consistencias muy diferentes: sólido, gomoso, gelatinoso o pastoso. Por tanto, se incorporan a todo tipo de productos (geles, cremas, leches, etc.) y pueden incluso, en el caso de un gel transparente, por ejemplo, dar al producto colores iridiscentes.

Finalmente, si los cristales líquidos son omnipresentes en cosméticos y dispositivos electrónicos, también lo son en los seres vivos, en animales y plantas: ADN, celulosa en la pared celular de plantas y frutas, colágeno en huesos, córnea, escamas de pescado, quitina del conchas de insectos y crustáceos… Su estudio abre inmensas perspectivas de aplicación, especialmente en el campo de los materiales biomiméticos y la medicina regenerativa.