Buscando la fase nemática biaxial o el “Grial” de los cristales líquidos. Un viaje de ida y vuelta entre moléculas y coloides

Los cristales líquidos representan una interesante familia de materiales con propiedades físicas entre las de los líquidos y las de los sólidos cristalinos. Concretamente, fluyen como líquidos, pero sus componentes – moléculas o partículas coloidales, generalmente definidos como mesógenos – exhiben una distribución espacial ordenada que recuerda, en parte, las estructuras cristalinas. Si este orden es meramente orientacional, con los mesógenos orientados a lo largo de una dirección común, se observan fases nemáticas, mientras que fases más complejas, como la esméctica o columnar, se forman cuando se suma un grado de orden posicional en una o dos dimensiones.

De especial interés tecnológico y también fundamental, son los cristales líquidos formados por mesógenos cuya geometría es substancialmente más sofisticada de la que caracteriza, por ejemplo, las moléculas o partículas discoidales o cilíndricas. Mesógenos cuboidales, elipsoidales o con forma de plátano, generalmente definidos biaxiales, tienen un espectro más amplio de grados de libertad posicionales y orientacionales y pueden dar lugar a un riquísimo comportamiento fásico, a menudo predicho por la teoría y luego corroborado experimentalmente. Hay pero casos en que, al día de hoy, falta un acuerdo riguroso y preciso entre las predicciones teóricas y las observaciones experimentales. El caso de la fase nemática biaxial, por muchos definida como el “Santo Grial” de los cristales líquidos, es probablemente el ejemplo más emblemático. 

En este seminario, presentaremos la fase nemática biaxial y los elementos esenciales de las teorías que, a lo largo de los últimos 50 años, han formulado su existencia sin pero encontrar un soporte experimental definitivo. Luego discutiremos como la simulación numérica se ha revelado y se está revelando decisiva no solo para descifrar el origen de las distancias entre teoría y experimentos, sino también para identificar un posible camino que pueda conducir al “Grial” de los cristales líquidos. El presente seminario será también una oportunidad para presentar los resultados de nuestro propio trabajo partiendo de la escala coloidal y aterrizando en el mundo de las moléculas.