Las sustancias nemáticas exhiben un estado de organización único conocido como fase o fase nemática. En esta fase, las moléculas dentro de la sustancia se alinean en una dirección preferida, pero sus posiciones carecen del orden posicional característico de los cristales. Las sustancias nemáticas se caracterizan por sus propiedades anisotrópicas, es decir, sus propiedades físicas varían según la dirección.

Los cristales líquidos, que suelen ser las sustancias nemáticas más conocidas, demuestran claramente este comportamiento anisotrópico. En su fase nemática, los cristales líquidos presentan birrefringencia, donde dividen un haz de luz incidente en dos rayos con diferentes polarizaciones. Esta propiedad encuentra aplicaciones en varios dispositivos ópticos, como pantallas de cristal líquido (LCD).

Además de los cristales líquidos, existen otras sustancias nemáticas en diferentes formas. Por ejemplo, los polímeros nemáticos consisten en moléculas largas en forma de varillas alineadas paralelas entre sí, formando dominios ordenados dentro de la matriz polimérica. Estos polímeros nemáticos se utilizan en diversas aplicaciones, como refuerzo de fibras, compuestos ligeros y materiales ópticos.

Las fases nemáticas no son exclusivas de los materiales orgánicos. También se pueden observar en ciertos sistemas inorgánicos, como suspensiones de partículas en forma de varilla o moléculas anisotrópicas en un disolvente. Estas suspensiones nemáticas muestran propiedades similares a las de los cristales líquidos y encuentran usos en áreas como tecnologías de visualización y detección.

En general, las sustancias nemáticas abarcan una amplia gama de materiales caracterizados por sus propiedades anisotrópicas y la orientación preferida de sus moléculas. Tienen una importancia significativa en diversos campos, incluida la óptica, la ciencia de materiales y la tecnología de visualización.