¿Qué es el cristal líquido nemático?

El cristal líquido nemático es un líquido translúcido que cambia la polaridad de las ondas de luz que lo atraviesan. La palabra "nemático" proviene de la palabra griega para hilo, y describe las formaciones en forma de hilo que pueden formarse en el cristal líquido. El cristal líquido nemático se usa con frecuencia en pantallas de cristal líquido (LCD) como las de los relojes digitales.

Los cristales líquidos son una etapa de fusión intermedia entre un estado sólido y un estado líquido. En 1888, un científico austriaco llamado Freidrich Reinitzer descubrió el estado mientras realizaba experimentos con una sustancia llamada benzoato de colesterol. La sustancia, notó Reinitzer, tenía dos puntos de fusión distintos. En el primero se convirtió en un líquido turbio, y en el segundo se volvió transparente. Las observaciones de Reinitzer incluyeron los conceptos de que el estado nublado o cristalino cambió la polaridad de las ondas de luz que lo atraviesan, un concepto imperativo para el desarrollo de la pantalla LCD.

Reinitzer nunca desarrolló aplicaciones prácticas de la tecnología de cristal líquido, y la investigación sobre los estados cristalinos fue abandonada en gran parte a principios del siglo XX. En 1969, un científico llamado Hans Keller creó con éxito una sustancia que cristalizaría nemáticamente a temperatura ambiente. Este descubrimiento condujo a la capacidad de comercializar el producto, y los cristales nemáticos se volvieron extremadamente útiles en la tecnología de pantallas.

Los tres estados de la materia que la mayoría de la gente aprende en la clase de ciencias son líquido, gas y sólido. El cristal líquido es un cuarto estado, en algún lugar entre líquidos y sólidos, y permite que algunas formas de materia lo atraviesen. Al igual que las sustancias líquidas, las moléculas de cristal líquido no tienen ningún orden posicional, pero al igual que una sustancia sólida, las moléculas en cristal líquido pueden tener un orden organizativo, lo que significa que tienden a apuntar hacia una dirección con el tiempo. El cristal líquido nemático es una fase de alta temperatura del proceso de cristalización, donde las moléculas tienen un orden organizativo de largo alcance.

Las ondas de luz de fuentes de luz naturales o artificiales vibran en muchas direcciones. Si la mayoría de las vibraciones tienden en una dirección específica, se dice que la luz está polarizada. Al pasar ondas de luz a través del cristal líquido nemático, la polarización cambia, generalmente girando 90 grados. Si se agrega un campo eléctrico a la solución de cristal, la dirección y la cantidad de polarización pueden controlarse mediante el voltaje de la electricidad.

Al crear una pantalla LCD, se utilizan dos piezas de vidrio polarizadas, una con un filtro delgado de cristal líquido nemático. El vidrio se conecta a dos electrodos que pueden proporcionar cargas eléctricas. Al ejecutar cargas controladas a través del vidrio, el cristal líquido nemático se retorcerá y se desenrollará, permitiendo que solo pasen las áreas de luz solicitadas eléctricamente. Las pantallas que utilizan cristal líquido nemático retorcido son características comunes en la tecnología moderna, utilizadas en computadoras portátiles y relojes y relojes digitales.