Các tinh thể lỏng có thể phân loại thành hai nhóm chính: tinh thể lỏng hướng nhiệt, và tinh thể lỏng lyotropic. Hai loại tinh thể lỏng khác nhau bởi cơ chế điều khiển sự tự tổ chức của chúng, nhưng chúng cũng giống nhau ở nhiều phương diện.
Các biến đổi hướng nhiệt xảy ra trong đa số tinh thể lỏng, và chúng được định nghĩa bởi thực tế là các chuyển tiếp sang trạng thái kết tinh lỏng do nhiệt cảm ứng. Nghĩa là, người ta có thể thu được trạng thái kết tinh lỏng bằng cách tăng nhiệt độ của chất rắn và/hoặc hạ nhiệt độ của chất lỏng. Các tinh thể lỏng hướng nhiệt có thể chia thành hai loại: tinh thể lỏng hỗ biến, chỉ có thể chuyển sang trạng thái tinh thể lỏng từ sự hạ nhiệt độ của chất lỏng hoặc tăng nhiệt độ của chất rắn, và tinh thể lỏng đơn nhiệt, chỉ có thể chuyển sang trạng thái tinh thể lỏng hoặc từ sự tăng nhiệt độ của chất rắn hoặc từ sự hạ nhiệt độ của chất lỏng, chứ không phải cả hai. Nói chung, các meso pha hướng nhiệt xuất hiện do các lực phân tán dị hướng giữa các phân tử và do các tương tác đóng gói.
Trái với các meso pha hướng nhiệt, các chuyển tiếp tinh thể lỏng lyotropic xuất hiện với sự tác động của các dung môi, chứ không bởi sự thay đổi nhiệt độ. Các meso pha lyotropic xuất hiện là kết quả của sự kết tủa do dung môi cảm ứng của các mesogen thành phần thành những cấu trúc micel. Các mesogen lyotropic thường là amphiphilic, nghĩa là chúng gồm cả thành phần lyophilic (dung môi hút) và lyophobic (dung môi đẩy). Đặc điểm này làm cho
© hiepkhachquay | Chuyên đề Tinh thể lỏng 31
chúng hình thành nên các cấu trúc micel trong sự có mặt của dung môi, vì các đầu lyopholic sẽ vẫn ở lại với nhau khi các đầu lyophilic mở rộng ra ngoài về phía dung dịch. Khi nồng độ dung dịch tăng lên và dung dịch lạnh đi, thì các micel tăng thêm kích thước và cuối cùng thì hợp thành một khối. Sự kết tập này phân tách trạng thái kết tinh lỏng mới hình thành ra khỏi dung môi.
Một số lượng rất lớn các hợp chất hóa học được biết biểu hiện một hoặc một vài pha kết tinh lỏng. Cho dù khác biệt đáng kể về thành phần hóa học, nhưng những phân tử này có một số đặc điểm chung về tính chất hóa học và tính chất vật lí. Có hai loại tinh thể lỏng hướng nhiệt: các phân tử dạng đĩa discotic và các phân tử dạng que. Discotic là các phân tử dạng đĩa phẳng gồm một lõi là các vòng thơm liền kề. Cấu trúc này cho phép sự trật tự cột hai chiều. Các phân tử dạng que có dạng hình học thuôn dài, bất đối xứng cho phép sắp thẳng hàng ưu tiên theo một hướng không gian.
Tinh thể lỏng kiểu que khối lượng phân tử gam thấp (LMM), ví dụ như 5CB, được cho trong hình sau:
yêu cầu hình thể thuôn dài của phân tử phải được duy trì qua sự cứng rắn và tính thẳng của các thành phần của nó. Tức là, để cho một phân tử biểu hiện các đặc trưng của một tinh thể lỏng, nó phải cứng và có dạng que. Yêu cầu này được thỏa mãn bởi sự đi liền nhau của hai đơn vị vòng rắn. Nhóm liền nhau đó sẽ làm cho hợp chất thu được có một hình thể phẳng tuyến tính. Các đơn vị liên kết chứa các liên kết bội như -(CH=N)-, -N=N-, -(CH=CH)n-, - CH=N-N=CH-,… được sử dụng vì chúng cấm sự tự do quay. Các nhóm này có thể liên hợp với các vòng phenyl, làm tăng khả năng phân cực dị hướng. Điều này làm tăng chiều dài phân tử và duy trì tính rắn chắc.