El futuro es de cristal: El cristal líquido

Después de varios artículos sobre la creciente importancia del cristal en la arquitectura moderna, hoy llegamos por fin al futuro,  y lo hacemos de la mano de una sustancia contradictoria: el cristal líquido.

Nuestro protagonista de hoy tiene la asombrosa cualidad de ser a la vez un sólido y un líquido, es decir que simultáneamente posee las propiedades de los líquidos, fluidez y viscosidad y las propiedades ópticas de los cristales, como por ejemplo poder reflejar colores diferentes en función de los ángulos de incidencia de la luz y la posición del observador.

Debemos el descubrimiento de los cristales líquidos al botánico austriaco F. Reinitzer que en 1888, analizando unos derivados del colesterol, se dio cuenta de que estos compuestos orgánicos parecían tener dos puntos de fusión. A 145 º el sólido se transformaba en un líquido turbio, pero al alcanzar los 179º aparecía como un líquido claro y transparente. Y al enfriarlo pasaba exactamente lo mismo. Además, en las transformaciones, el material  absorbía o cedía calor, al tiempo que aumentaba o disminuía de volumen, por eso concluyo que la sustancia tenía dos cambios de estado.

El cristalógrafo alemán F. Lehman observó que el líquido turbio intermedio entre los cristales y el líquido transparente poseía propiedades ópticas y una estructura molecular parecida a la de un cristal sólido y le puso el nombre de CRISTAL LIQUIDO.

Lo que en verdad había descubierto era un nuevo estado de la materia: LA FASE INTERMEDIA O MESOFASE.

Después de décadas de olvido los cristales líquidos volvieron a primer plano cuando los científicos empezaron a buscar materiales que sirvieran de puente de comunicación entre los miniprocesadores, cada vez más pequeños, y el ojo humano. Hacía falta visualizar la información de los dispositivos electrónicos y los diodos semiconductores emisores de luz consumían grandes cantidades de energía, entonces alguien recordó las propiedades de los cristales líquidos, capaces de modificar su transparencia y color con pequeñas aportaciones energéticas. Empezaba el futuro.

¿Qué es un cristal líquido? A diferencia de los líquidos, que tienen moléculas simples y esféricas, los cristales líquidos tienen moléculas alargadas en forma de barra o aplanadas en forma de disco. La asimetría molecular hace que los átomos se sitúen en la molécula a lo largo de su eje, dando lugar a una compleja estructura molecular. Esta posición ordenada produce que la interacción entre dos moléculas vecinas genere dipolos eléctricos que al interaccionar entre si las ordena según tres formas distintas:

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  CRISTALES LIQUIDOS NEMATICOS: Con orden de orientación, pero desorden en la posición de los centros de masa moleculares
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  CRISTALES LIQUIDOS ESMÉTICOS: Con orden simultaneo en la orientación de los ejes moleculares y el orden en la posición de sus centros de masa
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  CRISTALES LIQUIDOS COLESTERICOS: La orientación molecular en cada plano describe una trayectoria helicoidal. En este caso los ejes moleculares se orientan en dirección paralela al plano mismo de las capas.

Las propiedades de los cristales líquidos provienen pues de estas estructuras moleculares ordenadas, que pueden ser alteradas por la presencia de campos electromagnéticos. Cuando un campo eléctrico se aplica a la capa del Cristal líquido los ejes moleculares tienden a alinearse en paralelo al campo, por lo tanto se crea una distorsión gradual en el centro de la capa. En este estado las moléculas no se orientan a la luz, por lo que la luz polarizada previamente se absorbe en la capa y el dispositivo pierde transparencia al aumentar el voltaje. Por lo tanto, el campo eléctrico puede ser utilizado para hacer de interruptor de pixeles entre transparente y opaco y también, mediante filtros, puede generar los colores rojo, verde o azul.

En definitiva, si dispersamos un polímero en dispositivos de cristal líquido, a través de hojas o rollos adhesivos, y lo aplicamos a una ventana, mediante una simple manipulación eléctrica podremos optar entre opaco y transparente, e incluso seríamos capaces de alterar  el color a voluntad.

Llegamos pues a la conclusión buscada desde el principio en estos artículos. Estamos a punto de tener en el mercado cristales ultrarresistentes, con coeficientes térmicos competitivos, transparentes u opacos a voluntad, e incluso con la posibilidad de alterar su color. Si a ello añadimos que podrían incorporar pantallas inteligentes de información, y convertirse en televisores y  ordenadores…. ¿Quién nos puede dar más? EL FUTURO ES DE CRISTAL.