Parity Breaking in Nematic Tactoids
我们从理论上研究了在什么条件下纺锤形的微滴或类晶中的指向矢场会获得扭曲的宇称破缺结构。通过最小化的体积弹性和表面能的总和，我们表明，扭曲的导演场是稳定的，如果扭曲和弯曲的弹性常数是足够小的相比，张开的弹性常数，但只有当液滴体积大于一些最小值。此外，我们表明，从一个扭曲的扭转董事场结构的过渡是一个尖锐的函数的各种控制参数。我们预测，悬浮液的刚性，棒状颗粒不能支持液滴的奇偶性破碎结构，而它们可能会发生在那些半柔性，蠕虫状颗粒。
2004-11-01 cond-mat.soft
Surface anchoring as a control parameter for stabilizing torons, skyrmions, twisted walls, fingers and their hybrids in chiral nematics
手征凝聚态系统，如液晶和磁铁，表现出大量的空间局部拓扑结构，出现从介质的扭曲倾向和限制和场耦合效应的竞争。我们表明，垂直表面边界条件的强度可以用来控制孤子和其他局域场配置的结构和拓扑。通过结合数值模拟和三维成像的导演场，我们揭示了结构的稳定性图和相互转换的扭曲的墙壁和手指，torons和skyrmions和他们的晶体组织时，改变边界条件。我们的研究结果提供了一种可控实现具有两者特征的skyrmion、torons和混合孤立子结构的方法，这将有助于此类拓扑孤立子的基础探索和技术应用。此外，我们还讨论了如何利用其他材料参数来确定孤子的稳定性，以及如何将类似的原理系统地应用于其他液晶孤子和其他材料系统中的孤子。
2020-05-06 cond-mat.soft
Polar In-Plane Surface Orientation of a Ferroelectric Nematic Liquid Crystal: Polar Monodomains and Twisted State Electro-Optics
本文研究铁电向列液晶与面内极性表面的相互作用，发现单向摩擦聚酰亚胺表面可诱导宏观面内极性有序，无需电场极化即可形成极性单畴，并在π扭曲液晶盒中展示三种电光响应模式及低场解旋现象。
2021-03-02 cond-mat.soft
Topological Defects, Surface Geometry and Cohesive Energy of Twisted Filament Bundles
细丝的内聚组装是在不同背景下发现的常见结构基序，范围从生物材料如纤维蛋白质到人造材料如碳纳米管绳和微图案化细丝阵列。在本文中，我们分析了复杂的依赖性的内聚能对捻度，一个关键的结构参数的自组装和制造的丝束。基于对内聚束的模拟基态的分析，我们发现扭曲的非线性影响来自于扭曲束的两个不同的几何特征：（i）束横截面中纤维间填充的几何挫折;以及（ii）扭曲束的表面几何形状的演变，这决定了非接触纤维在表面的内聚成本。在束芯中的包装挫折引起的外观的拓扑缺陷，过量的5倍向错，随着扭曲的增加，而在束的表面处的长丝接触的演变一般有利于扭曲的几何形状足够长的长丝的通用序列。我们的连续和离散模型的丝束的分析表明，即使在没有外部扭矩或内在的手征，凝聚能普遍有利于扭曲的基态以上的临界（长度/半径）的纵横比和低于临界细丝刚度阈值。
2013-07-05 cond-mat.soft
Stable nematic droplets with handles
我们使用屈服应力材料作为外部流体，用手柄来稳定表面张力驱动的不稳定性，并研究了拓扑约束和弹性之间的竞争所导致的复杂的液晶纹理和缺陷结构。我们发现了一个令人惊讶的持久扭曲配置的液滴内的方向盘时，切向锚定建立在它们的边界，我们解释后，考虑鞍展的弹性自由能的影响。对于环形液滴，我们发现，鞍展能量屏幕扭曲能量导致自发打破镜像对称性的手征扭曲状态持续的纵横比高达20。对于带有额外手柄的液滴，我们在实验和计算机模拟中观察到每个手柄有两个额外的表面缺陷;这些缺陷位于具有局部鞍形几何形状的区域中，以最大限度地减少螺旋扭曲，从而最大限度地减少相应的弹性自由能。
2013-04-25 cond-mat.soft
Switching hydrodynamics in multi-domain, twisted nematic, liquid crystal devices
本文研究了双畴和四畴扭曲双畴液晶器件的开关动力学。这些设备的平衡配置涉及共存的区域，其特征在于不同的手性的固有董事扭曲。在这些区域之间的边界处，存在典型的向错线。向错线的动力学控制器件的特性，特别是开关速度。我们描述他们的运动使用的数值解的贝里斯-爱德华兹方程的液晶流体力学。因此，我们能够解释为什么传统的两域设备关闭缓慢，并提出了一种设备设计，规避这个问题。我们还解释了模式的向错的创建和湮灭，导致在四域扭曲的双金属器件切换。
2005-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hysteresis and Freedericksz thresholds for twisted states in chiral nematic liquid crystals: Minimum-energy path approach
本文研究了在电场作用下，手性液晶亚稳螺旋结构分支之间的最小能量通道。通过稳定性分析，我们发现，对于半圈数不为零的分支，Freedericksz跃迁的阈值电压是自由扭转波数的增函数。阈值电压的曲线取决于弹性各向异性，并确定零场临界自由扭转数，其中指向矢面外波动使CNLC螺旋不稳定。对于通过一阶鞍点的每个MEP，我们已经计算了作为鞍点和初始结构之间的能量差的能垒，在不同的外加场值。在我们的计算中，在下一个步骤的MEP的初始近似由在前一个步骤中获得的MEP确定，电场依赖的能量势垒被发现表现出滞后。这是电驱动过渡的鞍点配置之间的平面和倾斜的结构，涉及面外的导演变形的滞后。结果表明，与二阶Freedericksz转变相反，这种转变是一阶的，我们研究了它如何依赖于天顶锚定能强度。
2020-11-04 cond-mat.soft
Geometrically-controlled twist transitions in nematic cells
我们研究了正弦光栅和平面衬底之间的微扰的几何控制扭转跃迁。在这些细胞中，向扭曲状态的转变是由表面效应驱动的。我们已经确定了负责过渡的机制分析，并使用精确的数值计算研究的扭曲不稳定性发生的表面参数的范围。接近这些值，电池在最小的外部场或温度变化下工作。
2002-02-26 cond-mat.soft
Generation of Perfectly Achromatic Optical Vortices Using a Compensated Tandem Twisted Nematic Cell
Institute of Physics of National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）
本文提出利用补偿的双层扭曲向列相细胞生成高相位纯度的非色散白光涡流，通过三种补偿策略克服传统方法的限制。
2025-12-10 cond-mat.soft physics.optics
Critical percolation in the ordering kinetics of twisted nematic phases
本文实验证实扭曲向列相有序化动力学受临界逾渗统计支配，在特定时间尺度系统被吸引到随机逾渗不动点，并用曲率驱动界面运动的逾渗模型精确描述壳包围面积演化，揭示分形几何向规则几何的转变，为研究非平衡相有序化系统中的逾渗关键问题开辟新路径。
2023-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spool-nematic ordering of dsDNA and dsRNA under confinement
研究双链DNA/RNA在受限空间中因局部解链形成扭结而呈现的线轴-向列混合有序结构，通过解析理论与数值模拟揭示了其在球形衣壳中的包装机制及非线性弹性的普遍性。
2024-10-11 cond-mat.soft
Nematics, Knots and Non-orientable Surfaces
纽结和纽结场丰富了从DNA和分子化学到流体流动的漩涡和有序介质的纹理的物理现象。液晶通过控制其特征缺陷为探索这种拓扑现象提供了理想的环境。在液晶中使用胶体产生缺陷和打结配置已被证明为球形和环形颗粒，并显示出开发新型光子器件的前景。扩展现有的工作，我们描述了完整的拓扑意义的胶体代表非定向表面，并用它来构建环面结和链接的类型（$p$，2）周围的多重扭曲莫比乌斯带。
2013-05-01 cond-mat.soft
Electrooptics of mm-scale polar domains in the ferroelectric splay nematic phase
最近铁电展曲相的发现为几十年来研究最多的液晶相之一的实验研究打开了大门，并对未来的应用寄予厚望。然而，此时此刻，问题多于答案。在这项工作中，我们研究的形成和结构的大极性畴的铁电展曲型液晶材料RM 734在平面液晶单元与不同的取向剂和规格。我们观察到，限制表面有很强的影响，不同类型的域的形成，导致在各种扭曲结构的晶体指向矢。对于那些主要显示毫米级域的细胞，我们调查下的应用程序的电场，特别关注垂直于限制介质摩擦方向的面内场的光学和二次谐波产生开关行为。为了表征底层结构，极性光开关行为再现使用简化模型与Berreman计算。
2021-03-24 cond-mat.soft
A genetic algorithm for the response of twisted nematic liquid crystals to an applied field
University of Ottawa（渥太华大学）
针对扭曲向列液晶外场响应数值求解现有方法定制性差、需预设试解的问题，提出一种遗传算法求解方程积分形式，无需试解即可得到与实验高度吻合的快速准确结果。
2024-03-01 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.optics
Filling the void in confined polymer nematics: phase transitions in a minimal model of dsDNA packing
为了了解细菌病毒衣壳内dsDNA基因组的空间填充组织的复杂光谱，我们研究了一个最小的，粗粒度的单链模型，该模型密集地填充到一个有限的球形体积中。我们建立了模型的三个基本要素-i）链端的情况下，ii）平行链排列的趋势和iii）链段的均匀面密度的偏好-到一个聚合物的封闭链的非线性理论。给定的几何约束的问题，我们表明，轴对称填料落入三种拓扑结构之一：同轴线轴;简单的螺线管;和扭曲的螺线管。其中，只有扭转螺线管填充的体积，而不存在线状向错，或空隙，因此一般优选在不可压缩的限制。这个简单的模型的热力学行为的分析揭示了丰富的行为，一个通用的序列的阶段，从空状态的小容器的大小，同轴线轴配置在中间尺寸，最终让位，通过二阶，破环过渡，扭转螺线管结构以上的临界球尺寸。
2011-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lagrange Instability of Geodesics in Curved Double Twisted Liquid Crystals
结果表明，弯曲和平坦螺旋双扭曲液晶（DTLC）在蓝相中，可以是不稳定的（稳定的），取决于截面曲率的符号，负（正），取决于螺旋晶体的螺旋线的节距。在这两种情况下，Cartan扭转。研究还表明，不稳定性或稳定性取决于螺旋线的螺距的值在晶体中。Frank能量稳定性Kiselev和Sluckin [PRE 71（2005）]给出了在螺旋液晶的扭曲中使用Frank能量稳定性方法的类似结果，其中自由扭曲数决定螺旋的胆甾相液晶（CLC）螺距的平衡值。作为最后一个例子，我们解决的短程线方程在扭曲的向列线与变螺距螺旋和非常数扭转。这种非黎曼几何方法似乎也统一了Santangelo等人[PRL 99，（2007）]给出的圆柱形柱和Vitelli等人[Proc Nat Acad Sci（2006）]给出的具有扭转的弯曲晶体的两种最新分析。Bowick等人[PRE 69，（2004）]以前也考虑过环形曲面的稳定性，作为曲率诱导缺陷的一个例子。拉格朗日不稳定性的研究可能有助于HIV病毒和蛋白质的研究。
2007-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Twist-driven helical flattening in nematic elastomer cylinders
Syracuse University（雪城大学）
本文构建向列弹性体的有效二维模型，研究带贯穿厚度扭转的圆柱，发现其对长波螺旋扁平化模式不稳定并确定临界参数，揭示指向矢与几何的耦合作用。
2026-07-30 cond-mat.soft
A minimal model of solitons in nematic liquid crystals
液晶中的孤子引起了人们极大的兴趣。人们提出了几种不同复杂性的假设来解释它们是如何出现的，但对于它们形成或结构的潜在力量尚未达成共识。在这项工作中，我们提出了一个极小模型的孤子结构的非手性双液晶，这揭示了所需的关键要求，在没有额外的电荷产生旅行孤子。这些包括能够产生扭曲、挠曲电性、介电对比度的表面缺陷或不均匀性，以及可以耦合到指向矢取向的所施加的AC电场。我们提出的模型是基于张量表示的限制液晶，它预测的“蝴蝶”结构的形成，四极的字符，在一个狭缝通道的区域中，导演是扭曲的表面缺陷。随着施加的电场增加，孤子（或“子弹”）从蝴蝶的翅膀上分离，然后迅速传播到整个系统。从模型中出现的主要观察结果，包括蝴蝶，子弹和条纹的形成和结构，以及表面缺陷的作用和所施加的电场的强度，与我们自己的实验结果是一致的，这里提出的限制在两个化学处理的平行板之间的COPLCs。
2022-10-16 cond-mat.soft
Topology of three-dimensional active nematic turbulence confined to droplets
活性向列相包含拓扑缺陷，其在足够的活性下以混沌准稳态移动、产生和湮灭，称为活性湍流。然而，了解限制下的活性缺陷是一个开放的挑战，特别是在三维。在这里，我们展示了三维主动湍流的拓扑结构下的球形约束，使用数值模拟。在这样的球形液滴中，我们展示了拓扑缺陷的三维结构，由于封闭的限制，这些拓扑缺陷以闭环或表面到表面的跨越线段的形式出现。在湍流制度中，缺陷被证明是强烈的空间和时间变化，与正绕组，负绕组和扭曲的配置文件之间的持续变换，并与零和非零拓扑电荷的缺陷循环。主动湍流的时间轴的特征在于四种类型的体拓扑链接事件-破裂，湮灭，合并和交叉的缺陷-我们讨论可以用于分析不同的三维几何形状的主动湍流。湍流区由一阶结构转变与稳态涡结构的低活动区和偏移单点缺陷分开。我们还展示了耦合的表面和散装拓扑缺陷动力学改变从强垂直面内表面对齐。更一般地说，这项工作的目的是提供深入了解三维主动湍流，明显从新兴的三维拓扑缺陷的拓扑结构的角度。
2019-08-02 cond-mat.soft
Colloids in liquid crystals: a lattice Boltzmann study
我们提出了一种混合格子玻尔兹曼算法来模拟液晶基质中胶体粒子的流体动力学。为了验证我们的算法，我们研究了静态和微观流变学的胶体在一个方向盘，切向锚定的导演场在颗粒表面，我们确认的理论和实验表明，拖曳力在一个方向盘是显着的各向异性。然后，我们应用我们的方法来考虑的情况下，一个胶体内的一个锚，并与正常的锚定在表面。我们表明，通过调整颗粒尺寸和间距之间的比例，它是可以控制周围的颗粒的缺陷配置，并稳定新的8字形或高度扭曲的回路接近胶体表面。
2011-02-10 cond-mat.soft
Experimental Measurement of the Persistence Exponent of the Planar Ising Model
利用具有平面伊辛模型动力学的扭曲液晶系统，我们测量了表征局部序参量在时间t之前没有转换其状态的概率p（t）的时间演化$p(t) \sim t^{-θ}$的标度指数$θ$。对于相位猝灭后的0.4秒至200秒，系统表现出标度行为，并且在此间隔内测量的$θ= 0.19 \pm 0.031$与理论分析和数值模拟良好一致。
1996-11-19 cond-mat.soft
