Che cos'è il cristallo liquido Nematic?

Il cristallo liquido nematico è un liquido traslucido che cambia la polarità delle onde luminose che lo attraversano. La parola "nematica" deriva dalla parola greca per filo e descrive le formazioni filiformi che possono formarsi nel cristallo liquido. Il cristallo liquido Nematic viene spesso utilizzato negli schermi con display a cristalli liquidi (LCD) come quelli degli orologi digitali.

I cristalli liquidi sono uno stadio di fusione intermedio tra uno stato solido e uno stato liquido. Nel 1888, uno scienziato austriaco di nome Freidrich Reinitzer scoprì lo stato mentre conduceva esperimenti su una sostanza chiamata benzoato di colesterolo. Reinitzer notò che la sostanza aveva due punti di fusione distinti. Nel primo è diventato un liquido torbido e nel secondo è diventato trasparente. Le osservazioni di Reinitzer includevano i concetti secondo cui lo stato nuvoloso o cristallino ha cambiato la polarità delle onde luminose che lo attraversano, un concetto imperativo per lo sviluppo dell'LCD.

Reinitzer non ha mai sviluppato applicazioni pratiche della tecnologia dei cristalli liquidi e la ricerca sugli stati cristallini è stata in gran parte abbandonata all'inizio del XX secolo. Nel 1969, uno scienziato di nome Hans Keller ha creato con successo una sostanza che si cristallizzerebbe nemicamente a temperatura ambiente. Questa scoperta ha portato alla capacità di commercializzare il prodotto e i cristalli nematici sono diventati estremamente utili nella tecnologia dello schermo.

I tre stati della materia che la maggior parte delle persone apprende durante le lezioni di scienze sono liquidi, gas e solidi. Il cristallo liquido è un quarto stato, a metà strada tra liquidi e solidi, e consente ad alcune forme di materia di attraversarlo. Come le sostanze liquide, le molecole di cristallo liquido non hanno alcun ordine di posizione, ma come una sostanza solida, le molecole di cristallo liquido possono avere un ordine organizzativo, nel senso che tendono a puntare verso una direzione nel tempo. Il cristallo liquido nematico è una fase ad alta temperatura del processo di cristallizzazione, in cui le molecole hanno un ordine organizzativo a lungo raggio.

Le onde luminose di sorgenti luminose naturali o artificiali vibrano in molte direzioni. Se la maggior parte delle vibrazioni tende in una direzione specifica, si dice che la luce sia polarizzata. Eseguendo le onde luminose attraverso i cristalli liquidi nematici, la polarizzazione cambia, in genere ruotando di 90 gradi. Se si aggiunge un campo elettrico alla soluzione cristallina, la direzione e la quantità di polarizzazione possono essere controllate dalla tensione dell'elettricità.

Nella creazione di uno schermo LCD, vengono utilizzati due pezzi di vetro polarizzati, uno con un filtro sottile di cristallo liquido nematico. Il vetro viene quindi agganciato a due elettrodi in grado di fornire cariche elettriche. Eseguendo cariche controllate attraverso il vetro, il cristallo liquido nematico si attorciglia e si snoda, consentendo il passaggio solo delle aree di luce richieste elettricamente. Schermi che utilizzano cristalli liquidi nematici contorti sono caratteristiche comuni nella tecnologia moderna, utilizzate in computer portatili e orologi digitali.