Cos'è il cristallo liquido nematico?

Il cristallo liquido nematico è un liquido traslucido che cambia la polarità delle onde luminose che lo attraversano.La parola "nematico" deriva dalla parola greca per il thread e descrive le formazioni simili a filo che possono formarsi nel cristallo liquido.Il cristallo liquido nematico viene spesso utilizzato negli schermi dei display a cristallo liquido (LCD) come quelli sugli 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 Renitzer scoprì lo stato mentre conduceva esperimenti su una sostanza chiamata benzoato di colesterolo.La sostanza, notò Renitzer, aveva due punti di fusione distinti.Nel primo divenne un liquido nuvoloso e nel secondo divenne trasparente.Le osservazioni di Renitzer includevano i concetti che lo stato nuvoloso o cristallino cambiava la polarità delle onde luminose che lo attraversavano, un concetto imperativo allo sviluppo di LCD.

Renitzer non ha mai sviluppato applicazioni pratiche della tecnologia dei cristalli liquidi e la ricerca sugli stati cristallini è stata ampiamente abbandonata all'inizio del XX secolo.Nel 1969, uno scienziato di nome Hans Keller creò con successo una sostanza che avrebbe cristallizzato nematicamente a temperatura ambiente.Questa scoperta porta 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 imparano in classe scientifica sono liquidi, gas e solidi.Il cristallo liquido è un quarto stato, da qualche parte tra liquidi e solidi, e consente ad alcune forme di materia di passarci attraverso.Come le sostanze liquide, le molecole di cristalli liquidi non hanno alcun ordine posizionale, ma come una sostanza solida, le molecole nel cristallo liquido possono avere un ordine organizzativo, il che significa 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 leggere da fonti di luce naturale o artificiale vibrano in molte direzioni.Se la maggior parte delle vibrazioni tende in una direzione specifica, si dice che la luce sia polarizzata.Eseguindo onde di luce attraverso il cristallo liquido nematico, la polarizzazione cambia, in genere ruotando di 90 gradi.Se un campo elettrico viene aggiunto alla soluzione cristallina, la direzione e la quantità di polarizzazione possono essere controllate dalla tensione di elettricità.

Nella creazione di uno schermo LCD, vengono utilizzati due pezzi di vetro polarizzati, uno con un sottile filtro di cristallo liquido nematico.Il vetro viene quindi agganciato a due elettrodi in grado di fornire cariche elettriche.Eseguindo cariche controllate attraverso il vetro, il cristallo liquido nematico si svolgerà e si staccerà, consentendo di attraversare solo le aree di luce richieste elettricamente.Gli schermi che utilizzano cristalli liquidi nematici intrecciati sono caratteristiche comuni nella tecnologia moderna, utilizzate in laptop e orologi digitali e orologi.