Qu'est-ce que le cristal liquide Nematic?
Le cristal liquide nématique est un liquide translucide qui modifie la polarité des ondes lumineuses qui le traversent. Le mot «nématique» vient du mot grec «fil» et décrit les formations filamenteuses pouvant se former dans les cristaux liquides. Les cristaux liquides nématiques sont fréquemment utilisés dans les écrans à cristaux liquides, tels que ceux des montres numériques.
Les cristaux liquides constituent une étape de fusion intermédiaire entre un état solide et un état liquide. En 1888, un scientifique autrichien nommé Freidrich Reinitzer découvrit l’état en effectuant des expériences sur une substance appelée benzoate de cholestérol. Reinitzer remarqua que la substance avait deux points de fusion distincts. Dans le premier, il est devenu un liquide trouble, et dans le second, il est devenu transparent. Les observations de Reinitzer incluaient les concepts selon lesquels l'état nuageux ou cristallin modifiait la polarité des ondes lumineuses le traversant, un impératif pour le développement du LCD.
Reinitzer n'a jamais développé d'applications pratiques de la technologie des cristaux liquides et la recherche sur les états cristallins a été en grande partie abandonnée au début du 20ème siècle. En 1969, un scientifique nommé Hans Keller a créé avec succès une substance qui cristalliserait nématiquement à la température ambiante. Cette découverte a permis de commercialiser le produit et les cristaux nématiques sont devenus extrêmement utiles dans la technologie de l'écran.
Les trois états de la matière que la plupart des gens apprennent en classe de sciences sont les liquides, les gaz et les solides. Les cristaux liquides sont un quatrième état, quelque part entre les liquides et les solides, et permettent à certaines formes de matières de les traverser. À l'instar des substances liquides, les molécules de cristaux liquides n'ont pas d'ordre de position, mais comme une substance solide, les molécules dans les cristaux liquides peuvent avoir un ordre d'organisation, ce qui signifie qu'elles ont tendance à pointer dans le même sens. Le cristal liquide nématique est une phase à haute température du processus de cristallisation, dans lequel les molécules ont un ordre organisationnel à long terme.
Les ondes lumineuses provenant de sources lumineuses naturelles ou artificielles vibrent dans de nombreuses directions. Si la plupart des vibrations tendent dans une direction spécifique, la lumière est dite polarisée. En passant des ondes lumineuses à travers un cristal liquide nématique, la polarisation change, généralement en effectuant une rotation de 90 degrés. Si un champ électrique est ajouté à la solution cristalline, la direction et la quantité de polarisation peuvent être contrôlées par la tension électrique.
Pour créer un écran LCD, on utilise deux morceaux de verre polarisés, l’un avec un filtre fin à cristaux liquides nématiques. Le verre est ensuite accroché à deux électrodes pouvant fournir des charges électriques. En faisant passer des charges contrôlées à travers le verre, le cristal liquide nématique va se tordre et se détordre, ne laissant passer que les zones lumineuses demandées électriquement. Les écrans utilisant des cristaux liquides nématiques torsadés sont des caractéristiques courantes de la technologie moderne, utilisée dans les ordinateurs portables et les horloges et montres numériques.