כמו בפאזה הנמטית, גם בפאזה הכולסטרית אין סדר ארוך טווח במיקומי המולקולות, וקיים כיוון משותף אליו הן מצביעות. עם זאת, בפאזה הכולסטרית הכיוון המשותף אינו קבוע, אלא משתנה במרחב בכיוון מאונך למישור בו הוא נמצא. השינוי בכיוון הוא מחזורי ובעל אורך מחזור אופייני של כ-3000 אנגסטרום. המבנה המחזורי מוביל לפיזור בראג בעת פיזור אור מהגביש הנוזלי.
הפאזה הסמקטית.
מקור השם של הפאזה הסמקטית הוא במילה הלטינית smecticus שמשמעה ניקוי, זאת בשל התכונות דמויות הסבון של חומרים סמקטיים רבים.
בפאזות הסמקטיות מסתדרות המולקולות בשכבות ברורות עם מרווח קבוע. כל שכבה בפני עצמה מתנהגת כמו גביש נוזלי נמטי, ובכל השכבות מצביעות המולקולות לאותו כיוון.
ישנם סוגים רבים של פאזות סמקטיות, ביניהם סמקטית A, בה מצביעות כל המולקולות לכיוון המאונך לשכבות, וסמקטית C, בה מצביעות המולקולות לכיוון מוטה מהכיוון
המאונך לשכבות.
גבישים נוזליים ליוטרופיים.
עבור חומרים מסוג זה, פאזת החומר תלויה בריכוז המולקולות בממס ולא בטמפרטורת החומר. המולקולות בגבישים ליוטרופיים הן אמפיפיליות, כלומר, בעלות צד אחד הנמשך לנוזל וצד אחד הנדחה מהנוזל.
לגבישים נוזליים מסוג זה פאזות רבות, בינייהן הפאזה הלמינרית, בה מסתדרות המולקולות בשכבות אשר ביניהן נמצא הנוזל, הפאזה הקובית, בה מתקבצות המולקולות לכדי כדורים המסתדרים בחומר כגביש קובי ממרוכז גוף (BCC) והפאזה ההקסגונלית, בה מתקבצות המולקולות לכדי גלילים המסתדרים בגביש משושה.
פיתוחים פורמליים.
פרמטר סדר מיקרוסקופי.
בבסיס התיאור המיקרוסקופי של הגביש הנוזלי עומד הווקטור המכוון formula_1, אשר מוגדר כווקטור יחידה בכיוון אליו נוטות המולקולות בגביש להסתדר.
בגביש נמטי פשוט הווקטור המכוון הוא קבוע ונקבע על ידי גורמים חיצוניים.
בגביש כולסטרי בו השכבות הן במישור האופקי, הווקטור המכוון משתנה במרחב על פי:
formula_2‏
formula_3
formula_4
כאשר formula_5 היא התדירות המרחבית של סיבוב הווקטור המכוון.
המודל הפשוט ביותר לתיאור גביש נוזלי נמטי הוא של מוטות קשיחים. במסגרת מודל זה, עבור מוט יחיד, מוגדר הווקטור formula_6 המצביע לכיוון אליו פונה המוט. ההסתברות למצוא את המוט מצביע לכיוון מסוים מתוארת על ידי פונקציית הסתברות formula_7 כאשר formula_8 היא הזווית בין הווקטור formula_6 לווקטור המכוון formula_1 וformula_11 היא הזווית האזימוטלית.
בגבישים נמטים פשוטים ניתן לראות שפונקציית ההסתברות אינה תלויה בformula_11, משום שלגביש הנוזלי סימטריה לסיבוב סביב הווקטור המכוון. בנוסף, פונקציית ההסתברות סימטרית לשיקוף, כלומר,formula_13, זאת משום שאין הבדל בהתנהגות החומר בעל ווקטור מכוון כלשהו לווקטור המכוון ההפוך לו.
על מנת לתאר את מידת האחידות בכיווני המולקולות, מוגדר פרמטר הסדר של הפאזה הנמטית. האופצייה הפשוטה ביותר להגדרת פרמטר הסדר היא:
formula_14
אך משום שפונקציית ההתפלגות סימטרית לשיקוף, גודל זה מתאפס תמיד. על כן, נבחר המומנט השני כפרמטר הסדר:
formula_15
עבור חומר בו כל המוטות מצביעים לאותו כיוון בדיוק,1 S=, ועבור חומר בו כיוונו המוטות מפולגים באופן אקראי, S=0. על כן, גודל זה מהווה מדד טוב למידת הכיווניות של המולקולות בחומר ובעת מעבר פאזה ימדד שינוי בערכו. את פרמטר הסדר ניתן להסיק ממדידות של תכונות אופטיות כגון שבירה כפולה בחומר או בליעה של אור המקוטב בכיוונים שונים או באמצעים אחרים, כמו מדידות תהודה מגנטית גרעינית.
פרמטר סדר מקרוסקופי.
את ההבדל בין גבישים נוזליים לנוזלים איזוטרופיים ניתן לראות בבירור בתכונות הטנזוריות המקרוסקופיות שלהם.
לדוגמה, עבור גביש נוזלי בפאזה הנמטית הפשוטה (כאשר הווקטור המכוון הוא בכיוון formula_16), טנזור הפרמאביליות המגנטית הוא: formula_17.
זאת בעוד שעבור נוזל איזוטרופי טנזור הפרמאביליות המגנטית הוא: formula_18.
מטנזורים כגון זה ניתן להגדיר פרמטר סדר טנזורי מקרוסקופי formula_19 (באותו אופן ניתן להגדיר את פרמטר הסדר מטנזור הפרמטיביות החשמלית).
כמו פרמטר הסדר המיקרוסקופי, גם פרמטר סדר זה מתאפס בפאזת הנוזל האיזוטרופי. ניתן לקשר בין פרמטר הסדר המקרוסקופי לפרמטר הסדר המיקרוסקופי באמצעות ניתוח של הפרמאביליות המגנטית של המולקולות הבודדות בחומר.
מעבר פאזה נמטי-איזוטרופי.
באמצעות תורת לנדאו למעברי פאזה ניתן להראות שהמעבר בין הפאזה הנמטית לפאזה האיזוטרופית הוא מסדר ראשון.
קיימים מספר מודלים שונים המתארים את מעבר פאזה זה:
מודל אונסאגר.
ב-1949 הציע לארס אונסאגר מודל המתאר את מעבר הפאזה בין גביש נוזלי נמטי לנוזל איזוטרופי. במודל זה המולקולות מתוארות כגלילים קשיחים ארוכים מאוד בעלי אורך formula_20 וקוטר formula_21 בצפיפות formula_22 אשר אין ביניהם אינטראקציה מלבד אפקטים סטריים. הנחה נוספת של המודל היא שהצפיפות הנפחית, המוגדרת כ formula_23 היא קטנה מאוד.
האנרגיה החופשית של החומר במסגרת מודל זה היא:
formula_24
כאשר formula_25 היא הטמפרטורה, formula_26 היא פונקציית ההתפלגות הזוויתית של מולקולה המתוארת על ידי הווקטור formula_6 וformula_28 הוא הנפח בו אסור למולקולה formula_6 להיות עקב איסור על חפיפה עם המולקולה formula_30. עבור מולקולות גליליות קשיחות נפח זה הוא formula_31, כאשר formula_32 היא הזווית בין שתי המולקולות.
לאחר מינימיזציה של האנרגיה החופשית מתקבל מעבר פאזה בין שתי פאזות אשר מאפייניו אינם תלויים בטמפרטורה. שתי הפאזות הן פאזה איזוטרופית בעלת צפיפות נפחית formula_33 ופאזה נמטית בעלת צפיפות נפחית formula_34. במסגרת מודל זה מתקבל שינוי חד בפרמטר הסדר המיקרוסקופי. ערכו בעת מעבר הפאזה הוא formula_35.
מודל שדה ממוצע עם אינטראקציות מסדר formula_36.
למרות שמודל אונסנגר מצליח לתאר באופן איכותי את מעבר הפאזה, יש מאפיינים רבים שנצפו באופן נסיוני אותם הוא מתאר באופן שגוי: מעבר הפאזה מתרחש בצפיפויות נמוכות מדי, השינוי בצפיפות ופרמטר הסדר בעת מעבר הפאזה גדולים מדי ולא קיימת שום תלות בטמפרטורת החומר.
ב-1958 הציעו אלפרד זָאוּפֶּה ווילהלם מָאיֶר מודל אלטרנטיבי המתחשב באינטראקציה הבין מולקולרית עד לסדר שני בפרמטר הסדר המיקרוסקופי. במסגרת מודל זה האנתלפיה של החומר היא:
formula_37
כאשר formula_38 היא אנרגיית האינטראקציה הבין מולקולרית. במסגרת הפיתוח הניחו סאופ ומאייר שאנרגיה זו בלתי תלויה בטמפרטורה.
לאחר מינימיזציה של האנתלפיה מתקבל פתרון לפונקציית ההתפלגות של המולקולות:
formula_39
כאשר formula_40 הוא פקטור נרמול המוגדר על פי formula_41.
באמצעות הצבה של פונקציית ההתפלגות בהגדרתו של פרמטר הסדר המיקרוסקופי מתקבלים שני פתרונות אפשריים המתארים את שתי הפאזות, כאשר כל פתרון מתאים לטווח טמפרטורות שונה. הטמפרטורה הקריטית המפרידה בין שתי הפאזות היא זו המקיימת formula_42 . עבור טמפרטורות גבוהות יותר הפאזה האיזוטרופית יציבה ועבור טמפרטורות נמוכות יותר הפאזה הנמטית יציבה.
התוצאות המתקבלות ממודל זה דומות מאוד לתוצאות הנסיוניות, אך עדיין קיים חוסר התאמה מסוים ביניהן. חוסר התאמה זה נובע מההנחה שאנרגיית האינטראקציה לא תלויה בטמפרטורה ומחוסר הדיוק של קירוב השדה הממוצע בסביבות הטמפרטורה הקריטית.
יישומים.
היישום הנפוץ והידוע ביותר של גבישים נוזליים הוא שימושם כמרכיב מרכזי במסכי LCD. כל פיקסל במסך LCD מורכב משני מקטבים מאונכים זה לזה, כך שאור שעובר דרך המקטב הראשון נבלע לגמרי על ידי השני. בין המקטבים נמצא גביש נוזלי אשר מסובב את קיטוב האור העובר דרכו ובכך מאפשר לחלק מהאור לעבור דרך שני המקטבים. כאשר מופעל שדה חשמלי על הגביש הנוזלי הוא מסתדר מחדש ומשתנה מידת הסיבוב של האור העובר דרכו. כתוצאה מכך ניתן למעשה לשלוט על עוצמת האור העובר דרך הפיקסל באמצעות הפעלת מתח על הגביש הנוזלי.
גבישים נוזליים מסוימים משנים את צבעם באופן דרסטי כתוצאה משינוי קל בטמפרטורות. בזכות תכונה זו לגבישים נוזליים שימושים רבים, כגון מדידת חום או איתור נקודות חמות במעגלים חשמליים.
תכונותיהם הרבות והייחודיות של הגבישים הנוזליים מובילות לשימושים נוספים רבים בתחומים כגון פרמקולוגיה, רפואה ועוד.
טכנולוגיית הזכוכית החכמה משלבת בתוכה בין השאר טכנולוגיות מתחומי הגבישים הנוזליים.
יקנעם
MGM grand (לאס וגאס)
אחרון של פסח
סקפסיס
סקפסיס הייתה עיר יוונית עתיקה במיסיה שבאסיה הקטנה, לחוף ים מרמרה (כיום קרוב לעיר ביראמיק שבטורקיה). היא נודעה בשל ספרייתו של אריסטו שמאוחר יותר הועברה לפרגמון ואחר כך לאלכסנדריה.
סקפסיס העתיקה שהייתה ממוקמת על הר אידה, ליד מקורו של הנהר אספוס, נודעה במסורת היוונית כבירת נחלותיו של איניאס, גיבור מלחמת טרויה. סקפסיס המאוחרת יותר הייתה ממוקמת כ- 12 ק"מ ממורדות הר אידה.
ספרייתו של אריסטו הועברה לפרגמון בתקופת אטלוס הראשון (269 - 197 לפנה"ס) שייסד את ספריית פרגמון המפורסמת. בתקופת סולה (138 - 78 לפנה"ס) התגלו בסקפסיס יצירות של אריסטו ושל תאופרסטוס שהוחבאו באדמה על ידי קרוביו של נלאוס שהיה תלמיד של אריסטו וידיד של תאופרסטוס. על פי המסורת, ספריו של אריסטו הועברו מפרגמון לאלכסנדריה כאשר מרקוס אנטוניוס נתן לקלאופטרה כמאתיים אלף ספרים כמתנת נישואים.
על פי מסורת מסוימת, שר המאה הרומאי סנט קורנליוס, הגוי הראשון שהפך לנוצרי, שימש כבישוף סקפסיס.