Nematični tekoči kristali preidejo z višanjem temperature iz kristalne faze pri temperaturi
faznega prehoda med kristalno in nematično fazo v nematično fazo, prikazano na sliki 1.
V primeru čistega vzorca TK, bi bile vse molekule v nematični fazi urejene v izbrano smer.
Sprememba lokalne energije pri zasuku molekule okoli krajše osi za kot 𝜋 je
manjša od termičnega šuma (~𝑘𝑏𝑇), zaradi česar lahko ponazorimo molekule nematičnih
tekočih kristalov kot paličaste objekte, predstavljeno na sliki 1. Zaradi hitrih rotacij so namreč
mikroskopski detajli izpovprečeni in zato v večini primerov slednji ne igrajo pomembne
vloge.
temperature (T) skozi dva fazna prehoda. Pri temperaturi 𝑇𝐾 preide iz kristalne (K) v
nematično fazo (N) ter pri temperaturi 𝑇𝑁 v izotropno fazo (I). Med nematično in kristalno
fazo lahko obstajajo še dodatne faze, v katerih so TK molekule urejene v plasti, kar
poimenujemo smektične faze. Za nematično fazo je značilna orientacijska urejenost, kjer so v
osi molekul v povprečju usmerjene vzdolž neke smeri, ki jo predstavimo s nematičnim
direktorjem.
Nematična faza je bila poimenovana po grški besedi za nit (νήμα), saj pri pogledu na vzorec
TK v nematični fazi skozi polarizacijski mikroskop tipično opazimo nitkam podobne linijske
defekte, prikazano na sliki 2, v primeru motenj ali pogojev na površinah, ki ograjujejo TK, je
lahko povprečna orientacijska urejenost nematičnega direktorja krajevno odvisna. Smeri
direktorja so stabilizirane z nečistočami sistema.
pri sobni temperaturi. V vzorcu so opazni linijski defekti značilni za nematično fazo.
Prvo organsko spojino, ki ima nematično tekočekristalno fazo že pri sobni temperaturi, je leta
1969 odkril Hans Kelker [7]. To je N–(4-MethoksiBenzilidien)-4-ButilAnilin oziroma MBBA
(slika 3), ki preide iz izotropne v nematično fazo pri 41°C. Kot je značilno za tipične
molekule, ki tvorijo nematično tekočekristalno fazo, je tudi molekula MBBA majhna (dolžina
je reda velikosti nm) in ima paličasto obliko. Orientacija molekul v vzorcu je odvisna od
temperature zato sodi MBBA med termotropne tekoče kristale.
Slika 3. Strukturna formula spojine N–(4-MethoksiBenzilidien)-4-ButilAnilin oziroma
MBBA. Kot je tipično za nematogene spojine, ima paličasto obliko in vsebuje dva benzenska
obroča. Čist vzorec MBBA preide iz kristalne v nematično fazo pri 18°C ter v izotropno fazo
pri 41°C.
V vzorcu nematičnih tekočih kristalov, kjer je vsebnost nečistoč dokaj velika, se pojavijo
različni vzorci ter pogosto defekti. Slednji so nazorno vidni s polarizacijsko mikroskopijo
zaradi optične anizotropije tekočekristalne faze. Za snov, ki je optično anizotropna, je
značilno, da so velikosti električnih sil na elektrone odvisna od smeri sile glede na povprečno
orientacijsko urejenost nosilne molekule. Posledično se tudi svetloba, ki potuje skozi snov
v različnih smereh razširja z različnimi hitrostmi. Slednji pojav na mezoskopskem nivoju
opišemo z lomnim količnikom, katerega vrednost je odvisna od smeri upadlega
elektromagnetnega valovanja glede na povprečno orientacijo TK molekule.
