Cristales líquidos: una introducción

Es conocido que mediante cambios de temperatura, algunas sustancias como el agua pueden cambiar del estado sólido al líquido, o bien del estado líquido al gaseoso.

¿Es posible encontrar algún material con propiedades intermedias entre sólidos y líquidos? Para responder a esta pregunta vamos a recordar algunas de las propiedades que distinguen a cada estado. Los sólidos se caracterizan por su dureza y resistencia, cualidades que están relacionadas con las estructuras atómicas de la sustancia. Se ha encontrado que en los sólidos las fuerzas de atracción a nivel intermolecular son mayores que las fuerzas de repulsión, también se sabe que en los sólidos cristalinos las estructuras atómicas tienen formas geométricas, mientras que en los sólidos amorfos o vítreos los átomos que los constituyen carecen de estructura ordenada.

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La imagen de fondo “Los tres estados del agua, solido, liquido y gaseoso”, de Francisco Javier Sanz Gomez, en www.flickr.com

Con respecto a los líquidos se conoce que siguen existiendo fuerzas de atracción entre los átomos, aunque éstas son de menor intensidad que en los sólidos, por ello tienen la capacidad de fluir y de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. No existen simetrías es decir sus propiedades físicas no dependen de la posición o de la orientación en la que se les observe. En el caso de los gases, las fuerzas son aún menores, haciendo que no tengan forma o volumen definido.  Hay otras propiedades que distinguen a cada uno de los estados de la materia, pero no se mencionan aquí.

En la naturaleza se ha encontrado que hay algunas sustancias que presentan fases intermedias entre sólidos y líquidos, este tipo de sustancias se conocen como cristales líquidos y aunque el nombre tal vez no sea el más adecuado, se emplea para describir un nuevo estado de la materia, que puede existir bajo ciertas condiciones. Hay una gran variedad de cristales líquidos que al ser observados por el microscopio muestran texturas típicas.

Este tipo de materiales no se conocían hace más de un siglo, se puede decir que su descubrimiento se debe al botánico austriaco Friedrich Reinitzer. En 1888, él calentó una sustancia llamada benzoato colestérico (sustancia sólida derivada del colesterol) y notó que bajo diferentes condiciones de temperatura la sustancia mostraba diversos aspectos.  Al ser calentada hasta los 145.5 oC, ésta pasaba del estado sólido a la fase líquida, al incrementar la temperatura a 178.5 oC, la sustancia que era un líquido turbio se volvía transparente y posteriormente al ser enfriado el líquido, éste se coloreaba en azul. Debido al comportamiento que se menciona se concluyó que la sustancia reunía ciertas características de los sólidos cristalinos y también algunas propiedades de los líquidos. Por tal motivo, en 1889 el físico alemán Otto Lehmann acuñó el término “cristal líquido”. Al principio, los cristales líquidos eran inestables y no podían realizarse aplicaciones, fue hasta 1973 cuando se logró realizar las primeras calculadoras con pantallas de cristal líquido. Posteriormente y después de muchas investigaciones ha sido posible que este tipo de sustancias tengan múltiples aplicaciones. Hoy en día encontramos los cristales líquidos en las pantallas de las calculadoras, relojes, juegos electrónicos, computadoras personales, televisores, etcétera.

 

Bibliografía

F. Agulló-López, J. M. Cabrera, F. Agulló-Rueda, 1994, Electrooptics, Editorial Academic Press (Cap. 6)

 

*chayo@fcfm.buap.mx