O que é cristal líquido nemático?

O cristal líquido nemático é um líquido translúcido que altera a polaridade das ondas de luz que passam por ele. A palavra "nemático" vem da palavra grega para fio e descreve as formações semelhantes a fios que podem se formar no cristal líquido. O cristal líquido nemático é freqüentemente usado em telas de cristal líquido (LCD), como as de relógios digitais.

Os cristais líquidos são um estágio intermediário de fusão entre um estado sólido e um estado líquido. Em 1888, um cientista austríaco chamado Freidrich Reinitzer descobriu o estado ao conduzir experimentos com uma substância chamada benzoato de colesterol. Reinitzer notou que a substância tinha dois pontos de fusão distintos. No primeiro, tornou-se um líquido turvo e, no segundo, tornou-se transparente. As observações de Reinitzer incluíram os conceitos de que o estado nublado ou cristalino alterava a polaridade das ondas de luz que passavam por ele, um conceito imperativo para o desenvolvimento do LCD.

Reinitzer nunca desenvolveu aplicações práticas da tecnologia de cristais líquidos, e a pesquisa sobre estados cristalinos foi largamente abandonada no início do século XX. Em 1969, um cientista chamado Hans Keller criou com sucesso uma substância que cristalizava nematicamente à temperatura ambiente. Essa descoberta levou à capacidade de comercializar o produto, e os cristais nemáticos se tornaram extremamente úteis na tecnologia de telas.

Os três estados da matéria que a maioria das pessoas aprendem nas aulas de ciências são líquidos, gasosos e sólidos. O cristal líquido é um quarto estado, em algum lugar entre líquidos e sólidos, e permite que algumas formas de matéria passem por ele. Como substâncias líquidas, as moléculas de cristal líquido não têm nenhuma ordem posicional, mas, como uma substância sólida, as moléculas no cristal líquido podem ter ordem organizacional, o que significa que elas tendem a apontar para uma direção ao longo do tempo. O cristal líquido nemático é uma fase de alta temperatura do processo de cristalização, onde as moléculas têm ordem organizacional de longo alcance.

As ondas de luz de fontes de luz naturais ou artificiais vibram em várias direções. Se a maioria das vibrações tender em uma direção específica, diz-se que a luz é polarizada. Ao passar as ondas de luz através do cristal líquido nemático, a polarização muda, normalmente girando 90 graus. Se um campo elétrico é adicionado à solução de cristal, a direção e a quantidade de polarização podem ser controladas pela tensão da eletricidade.

Na criação de uma tela LCD, são usadas duas peças de vidro polarizadas, uma com um filtro fino de cristal líquido nemático. O vidro é então conectado a dois eletrodos que podem fornecer cargas elétricas. Ao executar cargas controladas através do vidro, o cristal líquido nemático se torce e se torce, permitindo que apenas as áreas de luz solicitadas eletricamente passem. As telas que usam cristal líquido nemático torcido são características comuns na tecnologia moderna, usadas em laptops e relógios e relógios digitais.