1. Cristales líquidos
Israel García García

2. Índice
 Introducción: Un poco de historia
 Cristales líquidos: Generalidades
 Parámetros de interés en cristales líquidos
 Tipos de cristales líquidos
 La luz y los cristales líquidos nemáticos
 Aplicaciones de los cristales líquidos
 Curiosidades

3. Un poco de historia…
“Antes del descubrimiento”
 Estudio de especies biológicas utilizando el microscopio:
 Fibras nerviosas fluyen cuando se dejan en agua.
 Presentes efectos de polarización
 Lehmann se da cuenta de que algunas sustancias no cristalizan desde un líquido
absoluto:
 W. Heintz (1850), informa que la estearina posee un comportamiento de fusión
inusual:
 Turbia (~58ºC)  Opaca (~58ºC)  Clara (62.5ºC)

4. Un poco de historia…
“El descubrimiento”
 Friedrich Reinitzer da credito al descubrimiento en 1888.
 Observa el comportamiento de fusión de una sustancia orgánica (relacionada
con el colesterol) describiendo dos puntos de fusión:
 A 145.0ºC funde a un líquido turbio
 A 178.5ºC funde a un líquido claro
 Observa fenómenos inusuales relativos al color
 Reinitzer pone en conexión el descubrimiento con los trabajos de
Lehmann
 Lehmann etiqueta la sustancia como cristales líquidos

5. Un poco de historia…
“Despues del descubrimiento”
 Lehmann aparece como figura dominante en las investigaciones sobre
cristales líquidos
 Daniel Vorlander (Halle) identificó qué sustancias podrían ser cristales
líquidos:
 Trabajadores del instituto sintetizaron nuevas sustancias liquido cristalinas
 Del grupo de Vorlander aparecieron más de 80 tesis doctorales (1901 y 1934)
 Emil Bose, trata de elaborar una teoría completa basada en la estructura
molecular
 Georges Freidel (1922) introduce las fases de los cristales líquidos

6. Cristales líquidos: Generalidades
 Tipos de estados básicos:
 Sólido
 Líquido
 Gaseoso

7. Cristales líquidos generalidades
 Tipo de estado más complejo: estado líquido cristalino.
 Pueden ser descritos como estados fluidos condensados con anisotropía
espontánea.
 Sustancias ordenadas en una o dos dimensiones pero no en tres.
 Formación de monocristales con la aplicación de un campo eléctrico o magnético.
 Birrefringencia

8. Cristales líquidos: Generalidades
 ¿Un cristal líquido se parece más a un
sólido o a un líquido?
Calor latente de transición:
De sólido a cristal líquido  65 cal/g
De cristal líquido a líquido  5 cal/g
Evidentemente, son más parecidos a los líquidos que a los sólidos

9. Cristales líquidos: Generalidades
 Fases de los cristales líquidos Mesofases.
 Grupos de átomos que favorecen la mesofase
Mesogénicos.
 Los cristales líquidos pueden confeccionarse bien en forma de
barra o en forma de disco:

10. Parámetros de interés en cristales
líquidos
 Orden de posición
 Orden de orientación 

11. Tipos de cristales líquidos
 Según el tipo de correlación orientacional de sus moléculas:

12. Tipos de cristales líquidos
 Termotrópicos:

13. Termotrópicos
 Nemáticos:  Colestérico nemáticos

14. Termotrópicos
 Esméctico A  Esméctico C

15. Textura de los cristales líquidos
termotrópicos
 Cristal colestérico nemático, las líneas son
giros individuales de la hélice
(Textura Fingerprint)
 Textura Schlieren
 Textura colestérica nemática (textura
Glandjean)
 Textura cónica focal esméctico A
 Textura poligonal de
cristal líquido esméctico A
 Textura mosaico, esméctico B

16. Cristales liotrópicos
 Fases formadas por moléculas ambifílicas, que tiene una cabeza
polar y una cola apolar. Surfactantes
 Se autoensamblan protegiendo las colas apolares 
 Diagrama esquemático de micelas
 Vista exterior y sección de micelas:

17. Fases que aparecen en los cristales
líquidos liotrópicos
Micelas
Fase
hexag
onal
Fase
laminar
o bicapa
Cristal y
agua
0% 100%
Micelas
Fase
hexagonal
Fase laminar o
bicapa
Cristal y agua
0% 100%

18. Estructuras formadas por moléculas
anfifílicas
 Micela y micela invertida
 Vesículas esféricas y esférica invertida
 Fases laminares
 Fase cúbica o viscosa isotrópica.
Empaquetación esférica y después cúbica
 Fase hexagonal: Añadiendo agua a la fase
cúbica La porción orgánica de la molécula
se dirige hacia el centro del cilindro y la
porción iónica de la molécula se localiza en
la superficie del cilindro

19. Cristales líquidos poliméricos:
 Polímeros de cadena principal: segmentos rígidos
y flexibles:
 Polímeros de cadena lateral: Se forma cuando el
monómero forma ramificaciones:
 Algunos polímeros exhiben
fase líquido-cristalina
 La temperatura exacta a la
que el polímero cambia de
fase depende del número de
monómeros que posea

20. Cristales discóticos
 Descubierto en 1977
 El eje perpendicular al plano de la molécula tiende a
orientarse a lo largo de una dirección específica:

21. Tabla de
empleo de
los cristales
líquidos:

22. La dispersión de la luz en los cristales
líquidos:
 La forma en la que la luz afecta a los cristales líquidos son la base de todas las
aplicaciones.
 La anisotropía de los cristales líquidos nemáticos hace la luz polarizada se propague
a diferente velocidad que la luz polarizada perpendicularmente a esa dirección
 birrefringencia
 A causa de que el director de un cristal líquido responde tan sensiblemente a los
cambios de cualquier tipo, su orientación tiende a fluctuar ligeramente debido al
movimiento aleatorio de las moléculas. Esto provoca que la orientación de la
polarización eléctrica fluctúe, lo que hace difuminar la luz incidente en el cristal
líquido. El cristal líquido como consecuencia aparece turbio.
 Los cristales líquidos isotrópicos no difuminan la luz por falta de dirección preferente

23. Aplicaciones de los cristales líquidos
Electrónica
 Display
 LCD’s
 Pantallas táctiles
Otros
 Detección de
compuestos químicos
(colestéricos)
 Tipo especiales de
ventanas (opacas o
transparentes)
Medicina
 Termómetros liquido
cristalinos.
(colestéricos)
 Detección de tumores

24. Displays: Indicadores electro-ópticos
 1970 investigaciones dan cuenta que la corriente
eléctrica de baja intensidad cambia la estructura
interna de la mesofase.
 Éstas producen variaciones en las propiedades
ópticas de los cristales líquidos
 Display: consta de un nemático de (0.01-0.1 mm)
entre dos placas de vidrio unidas a un polarizador.
 Estas placas se pulen de manera tal que la cohesión
entre las moléculas y las placas sólidas sea máxima,
lo cual se logra produciendo surcos en las placas de
aproximadamente las dimensiones de una molécula
de nemático.

25. Displays: Indicadores electro-ópticos
 Se consigue que las moléculas que están en contacto
con las placas se alineen con la dirección de pulimento
 Todas las moléculas en el espesor de la capa se alinean
en la misma dirección
 Iluminando con luz natural, ésta se polariza
 Al penetrar en la celda su polarización sigue la
configuración torcida del eje óptico
 Al salir por la placa inferior también habrá girado
noventa grados.
 El eje del polarizador inferior tiene precisamente esa
dirección,
 la luz atravesará el segundo polarizador y entonces, si
debajo del polarizador inferior se coloca un espejo, la luz
podrá reflejarse nuevamente al interior de la celda
 Al atravesarla en sentido inverso y salir de ella
 Tras llegar a los ojos de un observador que verá a la
celda perfectamente clara y transparente.

26. Pantallas LCD
 Fue inventado por Jack Janning.
 Es un sistema eléctrico de presentación de datos formado por 2 capas
conductoras transparentes
 En el centro se introduce un cristal líquido que orienta la luz a su paso.
 Cuando la corriente circula entre los electrodos transparentes con la
forma a representar (por ejemplo, un segmento de un número) el
material cristalino se reorienta alterando su transparencia.
 Las moléculas de cristal líquido empleado poseen una forma alargada
y son más o menos paralelas entre sí.
 El tipo más común de visualizador LCD es, con mucho, el nemático de
torsión.
 Los cristales líquidos utilizados en este tipo de pantallas también se
pueden clasificar como reflectivos, transmisivos y transreflectivos en
función de las propiedades ópticas que presenten.

27. Curiosidades:Fragmentos de ADN seFragmentos de ADN se
autoorganizanautoorganizan en cristales líquidosen cristales líquidos
 Noel Clark afirma que su equipo encontró sorprendentemente que
fragmentos cortos de ADN pueden ensamblarse en distintas fases
de cristal líquido.
 En la mezcla de pequeños fragmentos de ADN, Moléculas capaces
de formar cristales líquidos se condensan selectivamente en
agregados en los que las condiciones son favorables para que se
unan unas a otras formando moléculas más grandes reforzando la
tendencia a formar cristales líquidos.
 Creen que si fragmentos de ADN pueden autoensamblarse en
columnas con muchas moléculas, en el pasado moléculas similares
de ADN, ARN o precursores, fueran capaces de condensarse en
cristales líquidos y que selectivamente dieran lugar a moléculas más
grandes y complejas capaces de portar información.
 Los condensados de cristales líquidos seleccionan los componentes
moleculares apropiados y con la química adecuada podrían dar
lugar, de manera evolutiva, a moléculas mayores seleccionadas
para estabilizar la fase de cristal líquido.
 Según los autores, La forma lineal del polímero de ADN actual sería
un vestigio de la formación mediante un orden de cristales líquidos.

28. Bibliografía
http://rabfis15.uco.es/cristalesliquidos/todolibro.htm
“Cristales líquidos”