Lezione 1
Introduzione alla soft matter e ai cristalli liquidi termotropici
Una breve introduzione ai cristalli liquidi
In questo video, la prof.ssa Valentina Domenici introduce una classe particolare di materiali 'soffici', chiamati cristalli liquidi, con particolare riferimento ai cristalli liquidi termotropici, ovvero sostanze chimiche che presentano in funzione della temperatura, stati di aggregazione dove le molecole hanno un ordine parziale, diversamente dallo stato solido, che ha generalmente un ordine tridimensionale. Un aspetto chiave per comprendere le proprietà dei cristalli liquidi è, come evidenziato nel video, la forma delle molecole, ovvero la loro 'anisotropia'. A partire da queste considerazioni, in questo percorso verranno presentate alcune interessanti caratteristiche, come la struttura delle fasi liquido cristalline, e le temperature di transizione di fase ed alcune proprietà ottiche, come la birifrangenza, attraverso semplici esperimenti.
LEZIONE 1 Introduzione ai Cristalli Liquidi Termotropici Valentina Domenici.pdfClassificazione dei materiali in base allo stato della materia
Questa breve presentazione può essere utile all'insegnante per introdurre i cristalli liquidi termotropici. Un modo per introdurre questo tipo particolare di materiali può partire dall'osservazione che molti materiali che utilizziamo ogni giorno difficilmente possono essere classificati come solidi, liquidi o gassosi. Pensiamo al latte, al formaggio o allo yogurt, oppure alle creme e al dentifricio. Per classificare questi materiali occorre capire se si tratta di sostanze 'pure' o di miscugli di sostanze. Ma anche nel caso delle sostanze pure, ci sono delle eccezioni: i cristalli liquidi termotropici...
Uno dei primi cristalli liquidi studiati dal botanico Friedrich Reinitzer: un derivato del colesterolo.
Rappresentazione delle molecole liquido cristalline in una fase liquida (isotropa), dove le molecole sono dei bastoncini disposti nello spazio in modo disordinato, senza un ordine orientazionale.
Rappresentazione delle molecole liquido cristalline in una fase NEMATICA, dove le molecole sono dei bastoncini disposti nello spazio in modo ordinato, ovvero disposti con l'asse principale mediamente allineato lungo una direzione. La fase nematica possiede un ordine orientazionale.
Le molecole dei cristalli liquidi termotropici sono tipicamente molto allungate, a bastoncino. Questi tipi di cristallo liquido vengono chiamati anche 'rod-like' oppure calamitici. Dal punto di vista chimico, queste molecole hanno una parte centrale più rigida (formata da anelli aromatici ad esempio) e da una o due catene laterali di atomi di carbonio molto più flessibili.
Esempi di 'soft matter' nella vita quotidiana
In questa prima parte del percorso didattico può essere utile partire da una classificazione dei materiali e delle sostanze che i ragazzi incontrano quotidianamente. Probabilmente, nella lista dei materiali ci saranno alcuni che non sono facilmente classificabili come materiali solidi, materiali liquidi e materiali gassosi, come ad esempio: la pasta dentifricia, lo yogurt, il formaggio, le tempere, le creme di bellezza, ...
A questo punto, l'insegnante può aiutare gli allievi a classificarli tra sostanze 'pure' (almeno in prima approssimazione) e miscugli di sostanze diverse, e successivamente ad introdurre la classe dei materiali della 'SOFT MATTER', che è costituita dai cristalli liquidi (termotropici e liotropici), da alcuni tipi di materiali polimerici e dalle dispersioni colloidali, di cui è possibile fare moltissimi esempi proprio attingendo alla vita quotidiana.