Cristais Líquidos

Estão nos mostradores da calculadora, do relógio digital e do forno de micro-ondas; no monitor do laptop, e, mais recentemente, no televisor de tela plana. Os cristais líquidos também estão entre as linhas de pesquisa do nosso departamento de química. O que são, como são formados e que propriedades possuem?

O que são os Cristais Líquidos?
O Cristal Líquido é um estado da matéria intermediário entre o estado sólido e o líquido: um estado mesomórfico (do Grego mesos morphe: entre dois estados). O nome dado à molécula que origina uma mesofase é Mesógenos. Um líquido é isotrópico: qualquer propriedade física verificada independe da direção da medida. Um sólido, por outro lado, possui planos de simetria, é anisotrópico. O cristal líquido também pode ser definido como sendo um líquido 'orientacionalmente ordenado' ou um sólido 'posicionalmente desordenado', combinando a anisotropia ótica e elétrica do estado sólido com a fluidez e mobilidade molecular do estado líquido.

Como são formados?
Os cristais líquidos orgânicos são conhecidos desde o século passado, e eles podem ser divididos em duas grandes famílias, de acordo com a maneira que são formados: os Termotrópicos ( pode ser alcançado pelo aquecimento de um sólido cristalino ou resfriamento de um líquido isotrópico; depende da temperatura) . e os Liotrópicos (pode ser alcançado ao dissolver um surfactante em um solvente, geralmente água; depende da concentração)· Em materiais mesomórficos, as forças intermoleculares responsáveis pelo arranjo molecular são essencialmente as mesmas que operam nos sólidos moleculares. No entanto, somente certas moléculas mostram comportamento líquido cristalino.
Em geral, os requerimentos moleculares para um cristal líquido podem ser resumidos como:
> As moléculas necessitam ser estruturalmente anisotrópicas
> Precisam possuir, na maioria dos casos, dipolos permanentes
> Serem polarizadas anisotrópicamente

Que propriedades possuem?
A maneira como é feita a organização espacial do cristal líquido reflete a estrutura de sua mesofase. A caracterização das mesofases formadas pelos materiais cristais líquidos podem ser verificadas ou observadas por diferentes métodos; o método clássico mais utilizado é a observação das texturas mostrada pelas mesofase, por meio de um microscópio de luz polarizada equipado com uma unidade de aquecimento. Cada mesofase exibe uma ou várias texturas características; seu estudo é realizado pela observação de vários ciclos de aquecimento e resfriamento, e em casos favoráveis é possível a caracterização da fase sem ambigüidade. Embora, o método seja simples, em muitos casos é insuficiente e é necessário usar outras técnicas, como difração de raios-X da mesofase, testes de miscibilidade, etc. Métodos calorimétricos tem sido usados para a determinação de variáveis térmicas e termodinâmicas envolvidas nas transições de fase, mas são de pequena utilidade na identificação da mesofase. De modo geral, uma combinação dos vários métodos disponíveis permite uma identificação segura da mesofase.
 

DISPLAYS: uma das maiores aplicações dos cristais líquidos são os displays (LCD), encontrados em calculadoras, relógios, monitores, etc. Neste caso, a organização da mesofase pode mudar em função de um potencial elétrico aplicado. E, então, a quantidade de luz que pode passar pelo cristal líquido está relacionada com a ddp aplicada (ver figura).