Cristales+líquidos

= __Cristales líquidos__ =



Nuria Sánchez Lorente Carolina Rubio Martín Jose Ángel Saavedra Dávila Cristina Ronquillo Ferrero

**__ 1.INTRODUCCIÓN __**
Se define como __Cristal líquido__ al estado de agregación de la materia que se encuentra en una fase intermedia entre un **líquido** y un cristal **sólido**, de forma que sus moléculas pueden fluir, pero están ordenadas como un cristal, de forma que sólo se pueden desplazar en un único plano.



Hay muchas clases de cristales líquidos que se distinguen por sus propiedades ópticas. A microscopio, con una fuente de luz polarizada, podemos distinguir las diferentes **fases** con diferente textura, en cuyas zonas de contraste se encuentran los dominios en los que las moléculas del cristal líquido están orientadas en diferentes direcciones.

Éstas fases son la **termotrópica**, la **liotrópica** y la **metalotrópica**. Los cristales líquidos termotrópicos y liotrópicos están compuestos por moléculas orgánicas, mientras que los metalotrópicos están compuestos por moléculas orgánicas e inorgánicas. Los liotrópicos se encuentran en formulaciones farmaceúticas y cosméticas. Los termotrópicos se forman al calentar ciertos sólidos a una temperatura característica para cada sustancia. A otra temperatura, mayor y definida, desaparece el orden a nivel molecular y el sistema presenta las características de un líquido ordinario. Un ejemplo de sustancia que presenta fase termotrópica es el benzoato de colesterilo (primer cristal líquido identificado). Los sistemas liotrópicos más comunes están constituidos por dispersiones de tensoactivos en agua. También pueden formar parte de esta fase otras sustancias anfílicas, tales como alcoholes y ácidos grasos, aminas y esteroles, cuyas moléculas se mantienen unidas a las del tensoactivo por fuerzas intermoleculares de van der Waals y uniones por puentes de hidrógeno.

__ 2.CLASIFICACIÓN __
Otra clasificación posible es según el orden de sus moléculas: //La imagen arriba mostrada es una simulacion de una celda de cristal líquido, a la izquiera se observa una configuracion inicial desordenada y a la derecha la configuracion final con una distorsión gradual y suave de la orientación de las moléculas.//

Sus moléculas se alinean, y forman capas. Dentro de las capas, las moléculas pueden estar perpendiculares al plano de la capa o ligeramente inclinadas. Están ordenadas en dos dimensiones. Las moléculas se pueden mover respecto de una capa, de lado a lado o del frente hacia atrás y pueden girar. Las capas se mueven unas respecto de las otras. Las moléculas no pueden pasar de una capa a otra, ni pueden rotar.
 * Los cristales líquidos esmécticos** son los que más se parecen a los cristales sólidos.
 * Los cristales líquidos nemáticos** son moléculas polarizables con forma de bastón de alrededor de 20 angstroms (10-9 metros) de longitud. En ellos, las moléculas están paralelas pero no forman capas. Pueden girar, pero no tiene rotación. La disposición de las moléculas sólo es ordenada en una dirección. Las moléculas se pueden mover en las tres direcciones. Esta clase de cristales son los que más se asemejan a los líquidos.

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 * Los cristales líquidos colestéricos** están formados por capas, aunque cada capa está girada unos 15 grados respecto de las que hay arriba y debajo de ella; hay unas 24 capas entre las repeticiones.

__ 3.APLICACIONES Y DÓNDE ENCONTRARLOS __
Ejemplos de cristales líquidos en la vida real:

-**En la naturaleza**: Los cristales líquidos no son producto exclusivo de nuestra tecnología, los cristales líquidos imitan a la Naturaleza. En muchos sistemas biológicos existen organizadores de tipo cristal líquido. Uno de los ejemplos mejor conocidos son los llamados fosfolípidos, el principal componente de las membranas celulares.

Otro ejemplo lo constituyen las fibras de mielina, una lipoproteína que se encuentra recubriendo el axón de las neuronas. En este mismo contexto podemos también citar los cristales líquidos formados por algunos productos como los carbohidratos, los polipéptidos y los ácidos nucleicos.

-**En la tecnología:** Debido a sus propiedades electroópticas se usan como base de pantallas de televisión, monitores de ordenador, pantallas de calculadora, pantallas de móviles, e incluso de consolas portátiles como la PSP, están hechas de cristales líquidos, y de hecho se llaman pantallas LCD (Liquid Crystal Display). A grandes rasgos, una pantalla de cristal líquido utiliza millones de celdas de cristal que se polarizan y permiten el paso de determinados rayos, que componen la imagen.

A continuación, se muestra una parte de una explicación de como funciona una pantalla LCD, como dato curioso.

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El cuarzo se puede utilizar en los osciladores o los semiconductores de los dispositivos electrónicos: - Otros ejemplos:Los detergentes, jabones y cosméticos también son cristales líquidos



Cristal Líquido bajo luz polarizada, este material se utiliza tanto en pantallas LCDs como en nuevas aplicaciones científicas:

**__ 4.DESCUBRIMIENTO Y POSTERIOR USO __**
Los cristales líquidos fueron descubiertos en 1888 por un botánico austríaco llamado **Friedrich Reinitzer**, analizando las propiedades físico-químicas de algunos derivados del colesterol.

Más específicamente, observó que al calentar los cristales de estas sustancias a 145° C, el sólido se transformaba en un líquido turbio; pero éste a su vez, se convertía en un líquido totalmente claro y transparente precisamente a 179° C. Reinitzer también realizó el proceso inverso y enfrió el líquido transparente observando que exactamente a las mismas temperaturas anteriores ocurrían las transformaciones opuestas. Como además los cambios observados iban acompañados de absorción o emisión de calor, dependiendo de si la temperatura aumentaba o disminuía y, asimismo, como el volumen del sistema cambiaba en forma abrupta, Reinitzer concluyó que la sustancia en realidad exhibía dos cambios o transiciones de fase sucesivas. Con la ayuda de **Lehman (cristalógrafo)**, fijó las propiedades de éste nuevo fenómeno como que tenía dos puntos de fusión y que desviaba el flujo de luz polarizada.

Tras Reinitzer, siguió la investigación Lehman, que descubrió que el líquido turbio intermedio entre los cristales y el líquido transparente poseía propiedades ópticas y una estructura molecular muy parecida a la de un cristal sólido, y acuñó el nombre de //cristal líquido//. Aun sin darse plena cuenta, lo que en realidad habían descubierto era un nuevo estado de la materia: **//las fases intermedias o mesofases.//**

A pesar de que inicialmente los cristales líquidos despertaron gran interés y fueron muy estudiados durante el primer tercio de este siglo, pronto fueron relegados por diversos factores:

-El prejuicio según el cual las tres nociones: gas, líquido y sólido describen //todas// las posibles fases de la materia. En consecuencia no es de extrañar que la aparente ambigüedad en el punto de fusión descubierta por Reinitzer se atribuyera únicamente a la presencia de "impurezas" en el sistema bajo estudio.

-El gran desarrollo logrado en el segundo tercio de este siglo en otros campos de la ciencia como la física de semiconductores, la química de polímeros, la física atómica o el espectacular desarrollo de la electrónica. Todos estos avances y la entonces falta de aplicaciones prácticas de los cristales líquidos, frenaron y eclipsaron su desarrollo.

Pero al reducir tanto las dimensiones de los dispositivos electrónicos cada vez era más difícil transmitir la información al hombre, faltaba un puente de comunicación entre lo muy pequeño y el mundo macroscópico. Es entonces, a principios de los años sesenta, cuando los cristales líquidos son recordados y comienza su resurgimiento hasta convertirse en uno de los campos más activos en la investigación científica con enormes posibilidades de aplicación tecnológicas.

__ 5.PROPIEDADES GENERALES DE LOS CRISTALES LIQUIDOS __
Un cristal líquido //fluye//, se escurre y toma la forma del recipiente que lo contiene, de la misma manera que lo hace un líquido ordinario como, por ejemplo, el agua. Pero a diferencia de ésta, cuyas moléculas son relativamente simples y prácticamente esféricas, las moléculas de un cristal líquido son, por lo general, o muy alargadas en forma de barra o aplanadas en forma de disco.

Esta asimetría molecular tiene una consecuencia muy importante, los átomos dentro de la molécula se sitúan preferentemente a lo largo del eje de la molécula o bien en el plano definido por la molécula misma, dando lugar a una estructura molecular complicada.




 * Nubes electrónicas: los enlaces entre los átomos producen una distribución de carga complicada en las moléculas.**

Una molécula típica de cristal líquido es grande y alargada; un ejemplo puede ser el p-azoxianisol:

Esta forma alargada permite que las moléculas se dispongan en forma paralela, pero con libertad para deslizarse unas con respecto a las otras a lo largo de sus ejes. Los cristales líquidos son **anisótropos** por la manera que tienen de ordenarse. Los materiales anisótropos tienen propiedades que dependen de la dirección en que se miden. La viscosidad de los cristales líquidos es menor en la dirección paralela a las moléculas. Estas moléculas grandes y alargadas necesitan menos energía para deslizarse unas respecto de las otras a lo largo de sus ejes que para moverse lateralmente. Los materiales **isótropos** son materiales cuyas propiedades no dependen de la dirección en que se miden. Por ejemplo, los líquidos normales son isótropos: sus viscosidades son las mismas en cualquier dirección. Los cristales líquidos se convierten en líquidos isótropos cuando se calientan por encima de la t**emperatura de transición**, ya que entonces las moléculas tienen la energía suficiente para superar las atracciones que restringen su movimiento.

Cuando se calientan los cristales de algunos de estos compuestos, no pasan directamente al estado líquido. En lugar de ello, se transforman en un líquido nebuloso a una determinada temperatura y se transforman totalmente en líquido a una temperatura mayor. Las dos temperaturas se denominan temperaturas de transición. El fluido nebuloso es el cristal líquido. Para que quede más claro, la base espesa que se forma en el fondo de una jabonera es una fase de cristal líquido. Los cambios entre el sólido, el cristal líquido y el líquido son reversibles: En la temperatura inferior de transición existe un equilibrio entre el sólido y el cristal líquido. En la temperatura superior de transición existe un equilibrio entre el cristal líquido y el líquido. Cuando se enfría el fundido de una sustancia que forma cristales líquidos, se producen estos cristales, y después se solidifican.

Por lo tanto, podemos determinar **propiedades** de estos cristales líquidos, basándonos en la similitud con los líquidos y los sólidos. Al igual que los líquidos, simultáneamente, poseen fluidez y viscosidad, y en relación con los sólidos, presenta propiedades ópticas que se parecen de modo asombroso a las de los cristales como, por ejemplo, poder reflejar colores diferentes dependiendo del ángulo bajo el cual se les observe.

__Bibliografía__ http://es.wikipedia.org/wiki/Cristal http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/2/2f/Otto_Lehmann.PNG/220px-Otto_Lehmann.PNG http://www.physics.upenn.edu/~kamien/chiralweb/timeline/Reinitzer.jpg http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/104/htm/sec_6.htm (En Español) [] (En español) [] (En inglés) [] (En español) [] (En español) [] (En español) [] [|http://ns.ulatina.ac.cr/~carugaga/biolgen/imagen/tema3/membrana.JPG] [] []