Aspects of Defect Topology in Smectic Liquid Crystals
我们研究了近晶缺陷在二维和三维的拓扑结构。给出了三维近晶点缺陷和向错线的拓扑分类。此外，我们描述了在二维和三维的近晶点缺陷的组合规则，显示如何打破平移对称的近晶赋予的路径依赖的缺陷添加的结果。
2018-08-13 cond-mat.soft math-ph math.GT
Layer topology of smectic grain boundaries
本文通过二维硬棒的密度泛函理论结果，说明近晶相晶界中端点缺陷如何转化为由密度极值网络构建的层拓扑结构，并阐述了基于层结构而非指向场的拓扑概念在分析边缘位错和虚拟缺陷时的优势。
2024-04-23 cond-mat.soft
Topology and ground state degeneracy of tetrahedral smectic vesicles
嵌段共聚物的化学设计使得可以产生具有可调微观结构的聚合物囊泡。在这里，我们专注于在零温度下的近晶液晶嵌段共聚物制成的囊泡模型。囊泡呈现多面四面体形状，并且近晶层排列在具有位于顶点处的拓扑缺陷的平行直线的堆叠中。我们计算了$T=0$上允许的状态数。对于任何固定的形状，我们发现了一个二维可数退化的近晶图案依赖于近晶层和四面体壳的边缘之间的倾斜角。对于大多数值的倾斜角，近晶层包含螺旋拓扑缺陷。该系统可以自发地打破手征对称性时，层组织成螺旋图案，由一个绑定对的$+1/2$向错。最后，我们建议四面体近晶囊泡的功能化缺陷的背景下，可能的应用和可能的后果的螺旋结构的刚性囊泡。
2018-12-17 cond-mat.soft
Defect dynamics in active smectics induced by confining geometry and topology
在系统中的持续动力学的平衡，特别是那些具有湮灭和创建拓扑缺陷，是已知的涉及复杂的时空过程，被认为是难以控制的。在这里，活性近晶层中暴露于强约束的缺陷的复杂动力学进行了探索，通过自推进的活性粒子和各种限制几何形状具有不同的拓扑结构，从圆形，花形外摆线，内摆线腔，通道和环。我们确定了丰富的动力学行为在复杂的时空缺陷模式的演变过程中所引起的限制的形状和拓扑结构，特别是一个永久的创建-湮灭动态状态在中间活动与大波动的拓扑缺陷和可控的过渡，从振荡到阻尼的时间相关性的缺陷数密度通过边界尖点的机制。我们的结果是通过使用主动相位场晶体方法。可能的实验实现进行了讨论。
2022-11-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Chiral oily streaks in a smectic-A liquid crystal
将液晶辛基氰基联苯（8 CB）与手性试剂CB 15掺杂并旋涂到经平面取向处理的基底上，得到厚度为几百nm的近晶-A相的膜。在掺杂和未掺杂的样品中，竞争的边界条件-在基板处的平面对准和在自由表面处的垂直对准-导致液晶分裂成一系列平坦的半圆柱体以满足边界条件。当在具有交叉偏振器的光学显微镜下观察时，该结构导致一系列周期约为1 $μ$ m的明暗条纹（“油性条纹”）。在不存在手性掺杂剂的情况下，条纹垂直于衬底的易磁化轴延伸。然而，当掺杂浓度高达c = 4重量%的手性CB 15时，条纹取向相对于c = 0条纹取向旋转温度依赖性角度$ϕ$，其中$ϕ$随c单调增加。$ϕ$是最大的正下方的邻-近晶-A的转变温度TNA，并随着温度的降低而降低。当温度降低时，$ϕ$在TNA的~1 $^\circ$ C内松弛至接近零的稳态取向。我们认为，旋转现象是一种表现形式的表面电斜效应：旋转是由于弱的近晶序参量，并导致大的指向矢倾斜磁化率相对于近晶层正常附近的TNA，结合有效的表面电场由于极性之间的相互作用的液晶和基板。
2016-09-09 cond-mat.soft
Live Soap: Order, Fluctuations and Instabilities in Active Smectics
我们构建了一个嘈杂的，非极性的活性smectics，在散装悬浮液或基板上的流体动力学理论。我们的预测包括：d = 2维的准长程近晶有序和d = 3维的长程近晶有序，将以前发表的结果扩展到所有动力学区域;在d = 2维的高浓度和低浓度下，Kosterlitz-无规熔化为活性的近晶有序;平行于层的非零秒声速;近晶弹性对巨数涨落的抑制;体收缩近晶中自发波动和流动的不稳定性;层间距的不稳定性，可能是振荡的，足够大的可扩展的主动应力。
2012-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Defect Topology in Colloidal Smectics
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
针对胶体层状相中常见的90°晶界，提出基于层的拓扑框架，将正交晶界视为基态组成部分，并分类二维和三维缺陷拓扑，揭示二维向错荷不唯一分类缺陷，三维刺猬向错荷非拓扑不变量。
2026-06-23 cond-mat.soft
The Topology of Dislocations in Smectic Liquid Crystals
近晶相液晶相的序参量与超流体或超导体的序参量相同，即为复标量场。我们发现，这些系统之间的边界条件的本质区别导致一个显着不同的拓扑结构的缺陷。螺旋缺陷和边缘缺陷可以在拓扑上区分。这意味着一个不变的边缘位错环，使近晶缺陷可以拓扑连接不像缺陷有序系统与非阿贝尔基本群。
2017-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft math-ph
Particle-resolved topological defects of smectic colloidal liquid crystals in extreme confinement
液晶的受限样品的特征在于各种拓扑缺陷，并且可以暴露于外部约束，例如具有非平凡拓扑的极端限制。在这里，我们探讨的内在结构的近晶胶体层之间的相互作用熵和强加的外部拓扑结构。考虑一个环形限制作为一个基本的例子，过多的竞争状态被发现与非平凡的缺陷结构，从层状状态到多个近晶域和阵列的边缘位错，我们称之为Shubnikov状态正式类比的特性的II型超导体。我们的粒子分辨结果是通过热胶体棒的实空间显微镜和基于基本测量的硬各向异性体的密度泛函理论的结合获得的，在定量水平上一致。
2021-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium of fluid membranes with tangent-plane order (TPO), elasticity of smectics with TPO, and dispiration asymmetry in smectics-C*
流体膜具有切平面有序（TPO），如倾斜和六角有序，提供了独特的软物质系统，用于研究弹性，形状，拓扑结构和热涨落之间的相互作用。利用膜能的自旋连接公式，我们得到了这种膜的基态的平衡方程和自由边界条件。我们扩展的自旋连接配方与TPO的近晶相液晶，并表明，手性近晶-C * 这一概括导致实验验证的后果具有拓扑指数（螺旋度）相同的幅度，但相反的迹象。
2015-06-18 cond-mat.soft
Freezing of a soft-core fluid in a one-dimensional potential: Appearance of a locked smectic phase
本文研究了超软粒子在沿一个空间方向周期性变化的基片上的二维胶体模型系统的相行为。我们的计算是基于平均场密度泛函理论的粒子通过超软势相互作用的系统，即指数为四的广义指数模型（\mbox{GEM-4}）。对于适当的基板周期性（与可调参数$p=2$），我们发现一系列的相变从调制液体锁定近晶，然后锁定浮动固相。锁定近晶相的出现与早期的理论预测和实验相一致，用于在结构化表面上冻结更排斥的系统（使用$p=2$）。然而，目前的超软系统不显示重入熔化。我们在这里研究了不同相的密度分布的细节，从而补充了早期使用$p=1$对GEM-4系统的工作[Phys. Rev. E \textbf{101}，012609（2020）]。有趣的是，所观察到的连续的相变可以通过不同的路径被触发，沿着这些路径物理控制参数被改变。
2021-03-16 cond-mat.soft
Highly organized smectic-like packing in vapor-deposited glasses of a liquid crystal
研究人员制备气相沉积伊曲康唑液晶玻璃，发现衬底温度高于Tg时所得玻璃结构有序性优于热退火膜，为优化有机光电器件活性层分子堆积提供新策略。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topology of orientational defects in confined smectic liquid crystals
我们提出了一个一般的形式主义来表征取向挫折的近晶相液晶的限制，解释新兴的网络的晶界作为对象的拓扑电荷。在一个正式的理想化，这个电荷分布在四分之一整数大小的点状单位，我们确定与位于端点和节点的四次向错。这种共存的四阶和四阶的帮助下，广泛的蒙特卡罗模拟的二维限制的几何形状以及胶体实验分析，显示如何观察到的缺陷网络可以普遍重建从简单的积木。我们进一步发现，限制壁的曲率决定了晶界的锚定行为，这样新兴网络中的节点数量和端点的位置可以分别通过改变角的数量和光滑度来调整。
2021-09-29 cond-mat.soft math-ph math.MP
Topological fine structure of smectic grain boundaries and tetratic disclination lines within three-dimensional smectic liquid crystals
观察和表征受外部约束的液晶的复杂有序现象对化学家和物理学家都构成了持续的挑战。为了阐明当近晶相液晶的内在位置顺序开始发挥作用时出现的微妙平衡，我们进行了蒙特卡罗模拟的棒状粒子在一系列腔与圆柱对称。基于最近的见解近晶取向晶界的拓扑结构在两个维度上，我们分析了新兴的三维缺陷结构的四次对称的角度。使用一个适当的三维四次序参数构造的Steinhardt序参量，我们表明，这些晶界可以被解释为一对四次向错线，位于边缘上的晶畴边界。因此，我们揭示了三维受限近晶晶界的精细结构。
2022-01-05 cond-mat.soft math-ph math.MP
Network topology of interlocked chiral particles
本研究通过蒙特卡洛模拟揭示L形手性粒子在受限高密度下自组装形成互锁网络，提出全局电荷守恒定律，并证明网络拓扑可由限制和粒子几何调控，为双网络分类提供通用框架。
2023-04-01 cond-mat.soft
Smectic Layering: Landau theory for a complex-tensor order parameter
由沿着一个方向堆叠的微观层组成，同时保持层内的流体状位置无序，近晶是探索复杂限制几何形状中的拓扑结构，缺陷和几何记忆的优秀系统。然而，层状液晶在一个方向上的晶体状特征和层内的流体状无序的共存使得层状液晶非常难以建模-特别是在存在缺陷和大扭曲的情况下。近晶的向列特性可以全面描述的Q-张量，但捕获的近晶分层单独的功能，我们开发了一个唯象的朗道理论的复张量序参量E，这是能够描述的本地程度的层状有序，层位移，和取向的层。这个理论可以解释平行和垂直的弹性贡献。除了解决复杂的标量序参量模型固有的潜在的模糊性，该模型减少到以前采用的简单的近场模型，并打开了新的可能性，数值研究近场具有许多缺陷，在复杂的几何形状和极端限制。
2022-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Topography- and topology-driven spreading of non-Newtonian power-law liquids on a flat and a spherical substrate
在毛细管控制的铺展机制下，对非牛顿幂律流体的帽状球形液滴在粗糙表面和粗糙表面上的铺展进行了理论研究。考虑尺度远大于基底粗糙度的液滴。粗糙基底上的平衡接触角由Wenzel和Cassie-Baxter模型模拟。只考虑了液滴体积内的粘性能量耗散，而忽略了衬底织构内的吸渗耗散。然后，采用能量平衡法推导出了接触角的演化方程。当平衡接触角消失时，液滴动态接触角$θ$的弛豫服从幂律衰减规律$θ\sim t^{-α}$，但球形基底上Wenzel模型的牛顿和非牛顿剪切稀化液体除外。Wenzel模型的非牛顿剪切增稠液体在球形基底上的扩展指数$α$大于其它模型的扩展指数。Wenzel模型的牛顿液体在球形基底上的弛豫甚至更快，显示出指数弛豫。Wenzel模型的非牛顿剪切稀化液体在球形基底上的弛豫最快，并在有限时间内完成。因此，基底的形貌（粗糙度）和拓扑（平坦到球形）加速了液滴的扩散。
2017-11-21 cond-mat.soft
Effect of substrate heterogeneity and topology on epithelial tissue growth dynamics
组织生长动力学和界面动力学取决于组织环境和细胞-细胞相互作用的性质。在细胞环境中，底物异质性和几何形状由多种因素引起，例如细胞外基质的结构和营养物浓度。我们使用的CellSim 3D模型，一个动力学分裂模拟器，研究的生长动力学和界面粗糙度动态上皮组织生长的异质衬底上具有不同的拓扑结构。结果表明，淬火无序的存在对运动界面区的界面团形貌和粗糙度尺度有明显的影响。在淬火无序介质中，组织界面具有较小的界面粗糙度指数$α$和较大的生长指数$β$。标度指数还取决于衬底的拓扑结构，并且不能通过公知的普适性类来分类。
2023-03-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Extrinsic Curvature, Geometric Optics, and Lamellar Order on Curved Substrates
当热能较弱时，限制在弯曲基底上的二维层状结构显示出复杂的图案，这是由于存在几何约束时层弯曲和压缩之间的竞争而产生的。我们提出了广泛的设计原则，工程师的几何形状的底层基板，以便可以通过自组装获得所需的层状图案。两个不同的物理效应被确定为关键因素，有助于底层表面的形状和由此产生的层状形态之间的相互作用。第一个是一个局部排序字段的方向，每个单独的层，往往最小化其曲率相对于三维嵌入。第二种是由表面的固有几何形状控制的非局部效应，其迫使（几乎不可压缩的）层的法线位于测地线上，导致光学中的焦散形成。因此，主要具有正或负高斯曲率的不同表面形态可以分别充当会聚或发散透镜。通过组合这些成分，如将与不同的光学元件，可以获得复杂的层状形态。这种近晶验光使得能够操纵用于设计新型材料的层状配置。
2009-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topology of DNA: a honeycomb stable structure under salt effect
利用原子力显微镜（AFM）研究了用$MgCl_{2}$固定在云母基底上的$3000$ kbp DNA分子的几何和拓扑性质。我们发现，在一定的盐浓度的基板表面上的聚集体形成一个蜂窝状的稳定结构与盐的添加。蜂窝状结构和向其他结构的过渡由\emph{Betti numbers}（拓扑不变性质）和\emph{Hausdorff-Besicovitch fractal dimension}表征。
2017-06-08 cond-mat.soft nlin.AO
Stability of liquid crystalline phases in the phase-field-crystal model
在二维空间中数值求解了液晶的相场晶体模型。该模型由三个与位置相关的序参量组成，即约化平移密度、局部有序序参量和取向的平均局部方向。平衡自由能泛函包含了序参量的四阶幂、序参量的四阶梯度以及序参量之间的不同耦合。平衡自由能泛函的稳定相计算各种耦合参数。在稳定的液晶态中，有各向同性相、非晶相、柱状相、近晶A相和塑性结晶相。塑性晶体可以具有三角形、正方形和蜂窝状晶格，并且表现出具有复杂拓扑结构的取向图案，所述复杂拓扑结构涉及具有拓扑缺陷的子晶格。通过自由能泛函的数值最小化得到相图。它们的主要特点是定性地符合更简单的单模式近似的序参量。
2011-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shapes and singularities in triatic liquid crystal vesicles
确定具有（广义）液晶（LC）有序的弯曲二维膜的平衡构型和形状是一个困难的无限维问题，其与广义聚合物囊泡、软物质的研究以及理解形状的起源和形成（形态发生）的迷人问题直接相关。被考虑的LC膜的自由能的对称性和待确定的表面的拓扑结构通常要求平衡构型具有以拓扑缺陷形式的奇异结构，例如对于非线性膜的向错。缺陷的精确数量和类型在限制可能的平衡形状的空间中起着重要作用。例如，具有球形拓扑结构和双晶或近晶有序的柔性封闭囊泡不可避免地具有位于四面体壳的四个顶点处的四个基本强度$+1/2$向错缺陷。在这里，我们解决的问题，确定平衡形状的柔性囊泡广义LC秩序。对于任何正整数$p$，这些情况下的序参数是$S^1/Z_p$的元素。我们将重点讨论$p =3$的情况，称为triatic LC。我们构造适当的序参量的triatics和相关的自由能。然后，我们描述了在平坦空间的强度$+1/3$的基本缺陷的结构。最后，我们证明，足够软triatic囊泡的拓扑结构的2球平衡到八面体壳强度$+1/3$缺陷的六个顶点，独立的规模。
2017-02-13 cond-mat.soft
Effects of surface nanostructure and wettability on pool boiling: A molecular dynamics study
我们研究的作用，表面拓扑结构，表面化学，和壁面温度沸腾，气泡成核和生长的开始，以及可能形成的绝缘蒸汽膜通过大规模的MD模拟。在数值实验中，我们通过在运动活塞上施加一个恒定的力来控制系统的压力。模拟结果表明，纳米结构的存在触发了气泡的形成，确定了成核位点，并促进了从热衬底到水的能量传递。另一方面，表面化学决定了形成的气泡的形状。亲水性表面化学加速气泡成核，然而，减慢气泡膨胀，从而推迟蒸汽膜的形成。因此，亲水表面提供从热壁到水的更好的能量传递。通过分析系统的能量，我们表明，不考虑壁的拓扑结构和化学，有一个壁的温度为转移能量的量是最大的。
2020-06-23 cond-mat.soft
