mesógeno

Mesofase.

Un mesógeno es un compuesto que muestra propiedades de cristal líquido . ^{[1] [2]} Los mesógenos pueden describirse como sólidos desordenados o líquidos ordenados porque surgen de un estado único de la materia que exhibe propiedades tanto sólidas como líquidas llamado estado líquido cristalino. ^[1] Este estado líquido cristalino (LC) se llama mesofase y ocurre entre el estado sólido cristalino (Cr) y el estado líquido isotrópico (Iso) en distintos rangos de temperatura. ^[2]

Las propiedades del cristal líquido surgen porque los compuestos mesógenos están compuestos por partes rígidas y flexibles, que ayudan a caracterizar el orden y la movilidad de su estructura. ^[2] Los componentes rígidos alinean los restos mesógenos en una dirección y tienen formas distintivas que normalmente se encuentran en forma de varillas o discos. ^[2] Los segmentos flexibles proporcionan movilidad a los mesógenos porque suelen estar formados por cadenas alquílicas, que dificultan en cierta medida la cristalización. ^[2] La combinación de cadenas rígidas y flexibles induce la alineación estructural y la fluidez entre restos de cristal líquido. ^[2]

Al hacerlo, diversos grados de orden y movilidad dentro de los mesógenos dan como resultado diferentes tipos de fases de cristal líquido, Figura 1. La fase nemática (N) es el estado o mesofase cristalino líquido menos ordenado y más fluido que se basa en el núcleo rígido de restos mesógenos. ^{[1] [2]} La fase nemática conduce a un orden de orientación de largo alcance y un orden posicional de corto alcance de los mesógenos. ^{[1] [2]} Las fases esméctica (Sm) y columnar (Col) son más ordenadas y menos fluidas que sus fases nemáticas y demuestran un orden de orientación de largo alcance de núcleos rígidos en forma de varilla y de disco, respectivamente. ^{[1] [2]}

Ejemplos

Figura 1 – Organización de núcleos rígidos en forma de varilla y de disco en fases de cristal líquido de mesógenos, donde Iso es el estado líquido isotrópico; N es la fase nemática del estado de cristal líquido; SmA es la fase A esméctica; SmC es la fase C esméctica; y Col es la fase columnar. ^[2]

Los mesógenos termotrópicos son cristales líquidos que son inducidos por la temperatura ^[1] y existen dos tipos clásicos, que incluyen los mesógenos discóticos y los mesógenos calamíticos . ^[3]

Los mesógenos discóticos contienen un núcleo rígido en forma de disco y tienden a organizarse en columnas, formando fases de cristal líquido columnares (Col) de orden posicional de largo alcance. ^{[1] [2]}

Un ejemplo de un núcleo rígido de tipo mesógeno discótico es una molécula de disco basada en trifenileno , donde la fase de cristal líquido columnar hexagonal existe entre 66 °C (cristal) y 122 °C (fase líquida isotrópica). ^[2]

Los mesógenos calamíticos contienen un núcleo rígido en forma de varilla y tienden a organizarse en capas distintivas, formando fases de cristal líquido (Sm) laminares o esmécticas de orden posicional de largo alcance. ^{[1] [2]} Las fases esmécticas de orden inferior incluyen las fases esmécticas A (SmA) y C (SmC), mientras que las fases esmécticas de orden superior incluyen las fases esmécticas B, I, F, G y H (SmB/I/F/G/ H) fases. ^[3]

Un ejemplo de un núcleo rígido de tipo mesógeno calamítico es una molécula de varilla a base de cianuro de bencilo , donde la fase de cristal líquido esméctico A existe entre el rango de temperatura de 60 °C (cristal) y 62 °C (fase líquida isotrópica). ^[2]

Los mesógenos de varilla doblada son mesógenos calamíticos especiales que contienen un núcleo rígido en forma de varilla no lineal o en forma de varilla doblada y se organizan para formar "fases de plátano". ^[3] Las unidades rígidas de estas fases se empaquetan de manera que se logra la mayor densidad y orden polar, generalmente con el vértice de la varilla doblada apuntando en una dirección. ^[2] Cuando una capa de varillas dobladas apunta en la misma dirección polar que sus capas adyacentes, la organización laminar se conoce como fase esméctica PF (SmPF), donde el subíndice F indica conmutación ferroeléctrica . ^[2] Smectic PA (SmPA) es el término dado a una capa de varillas dobladas que apunta en la dirección polar opuesta a sus capas vecinas, donde A significa conmutación antiferroeléctrica . ^[2]

Otras variaciones de las fases de cristal líquido de varilla doblada incluyen: fases antiferroeléctricas/ferroeléctricas esmécticas C (SmCPA/SmCPF) y fases antiferroeléctricas/ferroeléctricas esmécticas A (SmAPA/SmAPF), que tienen modos distintivos de inclinación y ortogonales de organización laminar. ^[2]

• 
  Mesógenos calamíticos y discóticos a base de cianuro de bencilo y trifenileno , respectivamente. ^[2]
• Organización laminar (capa) de mesógenos calamíticos de bajo orden. La fase esméctica A (izquierda) tiene moléculas organizadas en capas. En la fase C esméctica (derecha), las moléculas están inclinadas dentro de las capas.
• 
  Redes 2D de mesógenos columnares; Col _hex , Col _squ , Col _rec y Col _ob representan hexagonal, cuadrado, rectangular y oblicuo. ^[2]

• 
  Organización laminar (capa) de mesógenos calamíticos de varilla doblada, incluidas las fases esmécticas PF y PA ^[2]
• 
  Un mesógeno de varilla doblada (calamítico), donde la fase C esméctica antiferroeléctrica existe entre 145 °C (cristal) y 162 °C (líquido isotrópico). ^{[2] [3]}

Referencias

1. Mingos, DMP (1999) Estructura y vinculación . Saltador. Prefacio, pág. 7. ISBN  978-3662147160
2. Tschierske, Carsten (2011). "Cristales líquidos fluorados: diseño de nanoestructuras blandas y mayor complejidad del autoensamblaje mediante segmentos perfluorados". Cristales líquidos . Temas de la química actual. vol. 318. Berlín, Heidelberg: Springer. págs. 1–108. doi :10.1007/128_2011_267. ISBN 978-3-642-27590-6. PMID  22089090.
3. Dierking, I. (2001). "Cristalización de un mesógeno de cristal líquido de núcleo doblado". Física B. 304 (1–4): 51–59. Código Bib : 2001PhyB..304...51D. doi :10.1016/S0921-4526(01)00549-X.