Nematik sıvı kristal, içinden geçen ışık dalgalarının polaritesini değiştiren yarı saydam bir sıvıdır. “Nematik” kelimesi Yunanca yıpranma kelimesinden gelir ve sıvı kristalde oluşabilen iplik benzeri oluşumları tanımlar. Nematic likit kristali, dijital saatlerdeki gibi likit kristal ekranlarda (LCD) ekranlarda sıklıkla kullanılır.
Sıvı kristaller, bir katı hal ve bir sıvı hal arasında bir ara erime aşamasıdır. 1888'de Freidrich Reinitzer adlı bir Avusturyalı bilim adamı, kolesterol benzoat denilen bir madde üzerinde deneyler yaparken devleti keşfetti. Reinitzer'in fark ettiği iki maddenin erime noktasına sahip olduğunu fark ettim. Birincisinde bulutlu bir sıvı, ikincisinde ise şeffaf oldu. Reinitzer'in gözlemleri, bulutlu veya kristal halinin, LCD'nin gelişmesi için zorunlu bir kavram olan, içinden geçen ışık dalgalarının kutupsallığını değiştirdiği kavramlarını içeriyordu.
Reinitzer, hiçbir zaman sıvı kristal teknolojisinin pratik uygulamalarını geliştirmedi ve kristal haller üzerine yapılan araştırmalar, 20. yüzyılın başlarında büyük ölçüde terk edildi. 1969'da Hans Keller adlı bir bilim adamı, oda sıcaklığında nematik olarak kristalleşebilecek bir maddeyi başarıyla yarattı. Bu keşif ürünü ticarileştirme yeteneğine yol açıyor ve nematik kristaller ekran teknolojisinde son derece kullanışlı hale geldi.
Fen dersinde çoğu insanın öğrendiği üç madde durumu sıvı, gaz ve katıdır. Sıvı kristal, sıvılar ve katılar arasında bir yerde dördüncü bir durumdur ve bazı madde biçimlerinin içinden geçmesine izin verir. Sıvı maddeler gibi, sıvı kristal moleküllerin herhangi bir konum sırası yoktur, ancak katı bir madde gibi, sıvı kristal içindeki moleküller de örgütsel sıraya sahip olabilir; bu da zaman içinde bir yöne bakma eğiliminde oldukları anlamına gelir. Nematik sıvı kristal, moleküllerin uzun menzilli örgütsel düzende olduğu kristalizasyon işleminin yüksek bir sıcaklık aşamasıdır.
Doğal veya yapay ışık kaynaklarından gelen ışık dalgaları birçok yönde titrer. Titreşimlerin çoğunun belirli bir yöne yönelmesi durumunda ışığın polarize olduğu söylenir. Hafif dalgaları nematik sıvı kristalin içinden geçirerek polarizasyon, tipik olarak 90 derece dönerek değişir. Kristal çözeltiye bir elektrik alanı eklenirse, polarizasyonun yönü ve miktarı elektrik voltajıyla kontrol edilebilir.
Bir LCD ekran oluşturulurken, biri ince bir nematik sıvı kristal filtre içeren iki polarize cam parçası kullanılır. Cam daha sonra elektrik yükleri sağlayabilen iki elektrotla bağlanır. Camdan kontrollü şarjlar uygulayarak, nematik sıvı kristal sadece elektriksel olarak istenen ışık alanlarının geçmesine izin verecek şekilde bükülüp açılacaktır. Bükülmüş nematik sıvı kristal kullanan ekranlar, modern teknolojideki dizüstü bilgisayarlarda ve dijital saatlerde ve saatlerde kullanılan ortak özelliklerdir.
