네마틱(nematic)은 그리스 어원으로 ‘실’"에서 유래되었습니다. 실이 지나가듯이 방향 질서만 있고 위치 질서는 없죠. 만일 액정 분자들이 위치 질서까지 가지는 경우에는 스멕틱 상으로 불리며, 이는 네마틱 상보다 유동성이 작고 층 구조를 이루는 특징이 있습니다. 네마틱 액정은 막대 모양의 분자들이 서로 평행하게 스스로 배열하고 있습니다. 각각의 분자들은 위치가 고정되어 있지 않고 장축 방향으로는 비교적 자유로이 이동할 수 있습니다. 이 때문에 유동성이 높고 점도는 낮습니다. 분자들간의 상호작용은 존재하여 방향성을 가지며, 굴절률, 유전율, 자화율 등의 전기광학적 특성들에 대해 이방성을 보입니다.
현재, 디스플레이를 포함하여 대부분의 전기광학 소자로 사용되는 액정은 네마틱 액정입니다. 특히 LCD 분야에서는 단연코 가장 중요한 상입니다. 즉, 전기적 이방성을 가지므로 외부에서 인가한 전기장에 반응하여 액정 분자가 전기장의 방향에 평행 혹은 수직으로 나열되며, 이때 액정을 통과하는 빛의 편광이 변하는 성질을 이용한 것이 네마틱 액정 디스플레이입니다. 액정의 상들 중에서 매우 단순하고 낮은 수준의 질서를 가지고 있어서, 균일한 소자를 대면적으로 제작할 수 있고 동역학적 성능도 우수하죠. 또한, 분자간 상호작용이 비교적 단순하며 이론적인 해석이 충분히 이루어져 있기도 합니다.
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a. 네마틱 액정들은 전기장이 인가되었을 때, 이떻게 움직여갈까. 3차원으로 생각해보자
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