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 cristalino líquido. [1] Este estado cristalino líquido (LC) se llama mesofase y ocurre entre el estado sólido cristalino (Cr) y el estado líquido isotrópico (Iso) en rangos de temperatura distintos. [2]
Las propiedades de los cristales líquidos surgen porque los compuestos mesógenos están compuestos de partes rígidas y flexibles, que ayudan a caracterizar el orden y la movilidad de su estructura. [2] Los componentes rígidos alinean las fracciones mesógenas en una dirección y tienen formas distintivas que se encuentran típicamente en forma de varilla o disco. [2] Los segmentos flexibles proporcionan movilidad a los mesógenos porque generalmente están formados por cadenas de alquilo, que dificultan la cristalización hasta cierto punto. [2] La combinación de cadenas rígidas y flexibles induce la alineación estructural y la fluidez entre las fracciones de cristal líquido. [2]
Al hacerlo, los distintos 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 cristalino líquido menos ordenado y más fluido o mesofase que se basa en el núcleo rígido de fracciones mesógenas. [1] [2] La fase nemática conduce a un orden orientacional 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 orientacional de largo alcance de núcleos rígidos en forma de varilla y disco, respectivamente. [1] [2]
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 esméctica A; SmC es la fase esméctica C; 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 lamelares o esmécticas (Sm) de orden posicional de largo alcance. [1] [2] Las fases esmécticas de orden bajo incluyen las fases esmécticas A (SmA) y esmécticas 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). [3]
Un ejemplo de un núcleo rígido de tipo mesógeno calamítico es una molécula de varilla basada en 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 no lineal en forma de varilla o de varilla doblada y se organizan para formar "fases banana". [3] Las unidades rígidas de estas fases se empaquetan de manera que se logra la mayor densidad y orden polar, típicamente 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 PF esméctica (SmPF), donde el subíndice F indica conmutación ferroeléctrica . [2] PA esméctica (SmPA) es el término dado a una capa de varillas dobladas que apunta en la dirección polar opuesta a sus capas vecinas, donde A representa conmutación antiferroeléctrica . [2]
Otras variaciones de 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 una inclinación distintiva y modos ortogonales de organización laminar. [2]
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![Organización laminar (en capas) de mesógenos calamíticos en forma de varilla doblada, incluidas las fases esmécticas PF y PA[2]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Packing_of_banana_mesogens.png/1280px-Packing_of_banana_mesogens.png)
![Un mesógeno de varilla doblada (calamítico), donde la fase C esméctica antiferroeléctrica existe entre 145 °C (cristal) y 162 °C (líquido isotrópico).[2][3]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/70/Banana-mesogen.png/1280px-Banana-mesogen.png)