Nematiska ämnen uppvisar ett unikt organisationstillstånd som kallas nematisk fas eller fas. I denna fas riktar sig molekylerna i ämnet i en föredragen riktning, men deras positioner saknar den positionsordning som är karakteristisk för kristaller. Nematiska ämnen kännetecknas av sina anisotropa egenskaper, vilket innebär att deras fysikaliska egenskaper varierar beroende på riktning.

Flytande kristaller, som ofta är de mest välkända nematiska ämnena, visar detta anisotropa beteende framträdande. I sin nematiska fas uppvisar flytande kristaller dubbelbrytning, där de delar upp en infallande ljusstråle i två strålar med olika polarisationer. Den här egenskapen kan användas i olika optiska enheter, såsom LCD-skärmar (liquid crystal displays).

Utöver flytande kristaller finns andra nematiska ämnen i olika former. Till exempel består nematiska polymerer av långa, stavliknande molekyler inriktade parallellt med varandra och bildar ordnade domäner inom polymermatrisen. Dessa nematiska polymerer finner användning i olika tillämpningar, såsom fiberförstärkning, lättviktskompositer och optiska material.

Nematiska faser är inte exklusiva för organiska material. De kan också observeras i vissa oorganiska system, såsom suspensioner av stavformade partiklar eller anisotropa molekyler i ett lösningsmedel. Dessa nematiska suspensioner uppvisar liknande egenskaper som flytande kristaller och kan användas inom områden som displayteknik och avkänning.

Sammantaget omfattar nematiska substanser ett brett spektrum av material som kännetecknas av deras anisotropa egenskaper och den föredragna orienteringen av deras molekyler. De har stor betydelse inom olika områden, inklusive optik, materialvetenskap och displayteknik.