Il cristallo liquido è un termine che si riferisce a sostanze che non sono cristalline (solide) né isotrope (liquide), ma da qualche parte tra le due. Ci sono tre tipi principali, o ciò che è scientificamente noto come mesofasi, di cristalli liquidi che possono essere identificati dalle loro diverse quantità di ordine molecolare e posizionamento. Questa disposizione delle molecole è ciò che rende la sostanza più solida o più liquida.
La fase nematica è la forma più semplice di cristallo liquido ed è la fase in cui le molecole di cristallo non hanno una posizione ordinata e sono libere di muoversi in qualsiasi modo. Tuttavia, sebbene non abbiano un ordine specifico, durante questa fase le molecole tendono a puntare nella stessa direzione, che è ciò che lo differenzia da un liquido puro. Il cristallo liquido in questa fase può essere caratterizzato dal suo aspetto filiforme se osservato al microscopio. L'uso di cristalli liquidi nematici è comune nelle lenti dei telescopi in quanto consente un'immagine chiara quando i ricercatori si confrontano con la turbolenza atmosferica.
La fase smectica del cristallo liquido, definita equivalente al residuo viscoso e denso che si trova sul fondo del portasapone, è caratterizzato da un leggero grado di ordine di traslazione nelle molecole di cristallo che non si trova nel nematico fase. Pur mantenendo un orientamento simile e puntando nella stessa direzione delle molecole nel cristallo liquido nematico, in questa fase le molecole tendono ad allinearsi in strati. Mentre questi strati nel loro insieme si muovono liberamente, il movimento all'interno degli strati è limitato; quindi, crea una sostanza leggermente più solida. È stato scoperto che il cristallo liquido smettico ha un tempo di risposta elettro-ottico rapido e per questo motivo viene utilizzato, insieme al cristallo liquido nematico, nella produzione di schermi con display a cristalli liquidi (LCD).
La fase colesterica, nota anche come fase nematica chirale, è caratterizzata dal fatto che le molecole sono allineate e leggermente angolo l'uno rispetto all'altro, impilati all'interno di strati molto sottili: è l'ultima fase prima che una sostanza diventi cristallina, o solido. Questo tipo di cristalli liquidi ha anche la caratteristica di cambiare colore quando è esposto a temperature diverse. È per questo motivo che i cristalli liquidi colesterici vengono utilizzati in oggetti domestici comuni come termometri e anelli dell'umore.
