Extended free-energy functionals for achiral and chiral ferroelectric nematic liquid crystals
针对极性向列相液晶缺乏理论描述的问题，本文发展了Landau型平均场理论，扩展了自由能泛函，揭示了手性体系中的竞争机制，为极性液晶结构研究提供理论基础。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular Interactions in Chiral Nematic Liquid Crystals and Enantiotopic Discrimination through the NMR Spectra of Achiral Molecules I: Rigid Solutes
本文建立了一个用核磁共振波谱法区分前手性溶质在手性溶剂中对映异构体的分子理论。领先的秩张量的贡献，建议潜在的平均扭矩包括对称以及反对称的条款，相对于空间反演，这些导致一致的确定所有的前手性溶质对称性，其中对映异构体是可区分的NMR和优秀的定量协议时，测试对现有的实验数据的刚性溶质苊和适度灵活的乙醇。
2016-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Synthesis of achiral rod-shaped triazolic molecules and investigation of their striped texture and propeller-patterned nematic droplets
本文合成含联苯核与三唑基的新型非手性棒状介晶分子，发现其在向列相—近晶C相转变附近出现条纹和螺旋桨液滴织构，并指出该现象提示自发对称性破缺。
2023-10-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Emergent Ferroelectric Nematic and Heliconical Ferroelectric Nematic States in an Achiral "Straight" Polar Rod Mesogen
本研究首次报道了无手性直链极性棒状介晶nBOE，发现其具有宽温域铁电向列相及奇特相序，并实现超低电场下的全光谱反射颜色调制。
2024-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological Defects and Interactions in Nematic Emulsions
其中表面活性剂涂覆的水滴分散在非均质主体流体中的反相乳化液具有独特的性质，使其不同于两种各向同性流体或非均质液滴在各向同性流体中的分散体。我们提出了一个全面的理论研究中产生的扭曲的分散液滴和溶剂介导的偶极液滴之间的相互作用，导致他们的实验观察到的链接在duplex主机。单液滴在单宿主中的行为就像宏观的刺猬缺陷。全局边界条件迫使补偿拓扑缺陷在宿主中成核。使用变分技术，我们表明，在最低能量的配置，一个单一的水滴提请一个单一的刺猬出的dielectric主机，形成一个紧密结合的偶极子。其中水滴被向错环包围的粒子具有更高的能量。液滴-偶极诱导基质中的畸变，这导致液滴之间的有效偶极-偶极相互作用并因此导致链。
1997-07-12 cond-mat.soft
Saddle-splay screening and chiral symmetry breaking in toroidal nematics
本文对具有简并平面边界条件的环形几何中的指向矢场进行了理论研究。我们发现了自发的手性：尽管向列相分子具有非手性的性质，但如果环足够厚，指向矢构型会显示出旋向性。在手征态中，指向矢场呈现双扭曲，而在非手性态中，指向矢场仅呈现弯曲变形。临界厚度随着扭转模量和鞍展模量之差的增大而增大。一个积极的鞍展模量更倾向于沿边界环面的短圆对齐，因此刺激促进手性配置。手性-非手性转变模拟了平均场伊辛模型的有序-无序转变。磁化强度在伊辛模型中的作用是由扭曲度决定的。温度的作用是由环面的纵横比来决定的。值得注意的是，外场并没有明确地打破手征对称性，而是改变了跃迁。在环形胆固醇的情况下，我们确实发现一种手性优于另一种手性-分子手性在伊辛类比中充当场。
2013-12-18 cond-mat.soft
Nematic droplets at fibres
具有非平凡拓扑结构的微滴的制备新技术的出现为响应器件的组装提供了新的途径。在这里，我们进行了一个数值研究的球形微滴的纤维。我们分析了平衡织构，发现在一定条件下，这种织构可以避免拓扑缺陷的形核。我们详细地考虑了一个垂直双液滴包裹在一个平面锚定纤维。我们研究了电场对这种液滴的织构的影响。在存在DC场的情况下，系统在给定阈值$E_c$以上经历类Freederickz转变。我们还考虑交流领域，在高和低的频率，并发现纹理是类似的静态场观察到的，与最近报道的实验。
2015-06-24 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
Directional self-locomotion of active droplets enabled by nematic environment
活性物质由自推进的相互作用单元组成，具有从其看似混乱的非平衡动力学中提取有用功的重要前景。流线型活性物质产生的工作是特别重要的，在微观尺度上，粘性力战胜惯性和有用的运输模式需要非常具体的非往复运动类型。在这里，我们报告说，微观活性液滴代表游泳细菌枯草芽孢杆菌的水分散体显示单向推进时，放置在一个非活性培养基。微滴内细菌的随机运动通过微滴本身通过其表面的各向异性分子相互作用在周围微滴中产生的极性导向结构被纠正为微滴的定向自运动。没有游动细菌的液滴没有净位移。活性液滴的轨迹可以通过图案化微滴介质的分子取向而预先设计为直线或曲线。这种效应表明，在微尺度下的游动可以以介质的空间对称性被破坏为代价来实现，它可以用于微机械的开发。
2020-08-12 cond-mat.soft
Nematic droplets in aqueous dispersions of carbon nanotubes
剥离的胆盐稳定的单壁碳纳米管的水分散体表现出一级转变为非晶液晶相。所述纳米相本身以微米级纳米液滴的形式存在，也称为类晶，自由漂浮在各向同性主体分散体中。微滴呈纺锤形，无论大小，其纵横比约为4。我们把这归因于一个导演场是均匀的，而不是双极，这是证实了偏振显微镜。因此，锚定强度和表面张力的比率必须是大约4，这比理论上预测的大得多，但与双极类触体的早期观察结果一致。从数据中的分散性，我们推断出共存的各向同性相和均质相的表面张力必须非常低，即，在nN/m的数量级。
2013-06-23 cond-mat.soft
Water Droplets in a Spherically Confined Nematic Solvent: A Numerical Investigation
最近，观察到悬浮在液晶中的水滴形成线性链（Poulin等人，Science 275，1770（1997））。链接发生，例如，在所有表面都具有垂面边界条件的大水滴中。在每对水滴之间的液晶顺序的点缺陷被发现根据拓扑约束。这个点缺陷引起水滴之间的排斥。在我们的数值研究中，我们仅限于两个液滴的链。对于这样一个复杂的几何形状，我们使用有限元的方法来最小化弗兰克自由能。我们证实了一个实验观察，即点缺陷与水滴表面的距离d与水滴的半径r成比例，如d = 0.3 * r。当水滴分开时，我们发现点缺陷并不停留在水滴之间的中间，而是与其中一个水滴形成偶极子。这证实了链式的理论模型。画出了与二阶相变的类比。我们还发现，当一个水滴悬浮在一个双极水滴与两个boojums，即，外边界处的表面缺陷。最后，我们提出了一种配置，其中两个液滴相互排斥，它们之间没有缺陷。
1998-03-10 cond-mat.soft
Dynamic control of speed and trajectories of active droplets in a nematic environment by electric field and focused laser beam
活性物质科学的一个目标是揭示混沌微尺度动力学可以转化为有用的工作的原则。一个可调的液晶环境提供了许多可能性，其中之一是一个充满了游泳细菌水分散体的活性液滴的定向运动。在这项工作中，使用的响应性的电场和光，我们演示了如何控制的方向和速度的活性液滴。介电响应的电场导致两个效果：（i）重新定向的整体指向矢，和（ii）改变周围的液滴的指向矢配置的对称性。第一个效果改变了推进方向，而第二个效果改变了速度。指向液滴附近的激光束可以通过在偶极和四极配置之间切换来触发围绕液滴的所需指向矢对称性，从而影响推进的运动性和极性。主动液滴的方向和速度的动态调整代表了可控微泳者发展的一个进步。
2021-10-31 cond-mat.soft
Defect configurations and dynamical behavior in a Gay-Berne nematic emulsion
为了模拟由分散在基质中的表面活性剂涂覆的水滴组成的乳状液，我们对浸没在2048个Gay-Berne椭球体系统中的水滴进行了分子动力学模拟。强大的径向锚定在液滴表面诱导土星环缺陷配置，与理论预测非常小的液滴。一个表面环配置观察到较低的径向锚定强度，和一对点缺陷附近的极的液滴切向锚定。我们还模拟了落球实验，并测量了拖曳力的各向异性，在存在强径向锚定以及零锚定强度。
1999-11-21 cond-mat.soft
Topological Defects in Nematic Droplets of Hard Spherocylinders
利用计算机模拟，我们调查的微观结构的奇异指向矢场内的一个微滴。我们采用硬球柱作为双液晶的理论模型。为了诱导整体拓扑电荷，粒子要么被限制在具有垂面边界的二维圆形空腔中，要么被限制在三维球体的表面上。这两个系统表现出半整数拓扑点缺陷。各向同性的缺陷核心具有一个粒子长度的数量级的半径，并由独立的密度振荡包围。两个缺陷之间的有效相互作用进行了研究。所有的结果都应该是在胶体液晶薄片中实验观察到的。
2000-07-14 cond-mat.soft
Light-induced dynamics of liquid-crystalline droplets on the surface of iron-doped lithium niobate crystals
我们研究了铁掺杂的锂离子酸盐晶体的表面上产生的光伏场的铁电性液晶和沉积在该表面上的标准的铁电性液晶材料的液滴上的效果。当用激光束照射这样的组件时，引发了广泛的动态现象。位于激光光斑外部的液滴被拖向照射区域的方向，而位于照射区域内部的液滴倾向于彼此桥接并重新排列成卷须状结构。在铁电体的双相（NF）中，这些过程通过形成演化成射流的锥形尖峰而发生，类似于暴露于超临界电场的常规介电液体的液滴的行为。然而，与常规液体相反，NF相的喷射流表现出深刻的分支。在铁电介质和标准铁电介质材料的双相（N）中，动态过程经由对于经受亚临界场的常规液体典型的边缘光滑的连续特征发生。动力学行为的差异是由于铁电相的介电常数相对于铁电相的介电常数的大幅增加。
2022-08-03 cond-mat.soft
Dynamics of capillary coalescence and breakup: quasi-two-dimensional nematic and isotropic droplets
我们第一次观察到形成的小卫星液滴从桥在液滴聚结。在向列相-各向同性相变的两相区用Hele-Shaw盒进行了研究。在以前关于聚结的工作中，人们认为在聚结开始之前，液滴两侧的外部流体连接区域之间存在桥（外桥）。在聚结开始后，出现连接两个液滴的桥（液滴桥）并且外部桥断裂。我们第一次表明，有聚结过程后，开始聚结的液滴桥和外桥可以存在。这从根本上改变了聚结过程。在第一聚结阶段，外桥尺寸减小，液滴桥尺寸增大。在第二阶段，外桥变得不稳定，夹断，尖端域的形成，二次不稳定，尖端域的分裂和卫星液滴的形成。我们的工作连接两个领域的流体动力学：合并和分裂与卫星液滴的形成。
2021-04-08 cond-mat.soft
Freedericksz-like positional transition of a micro-droplet suspended in a nematic cell
本文研究了悬浮在液晶盒中的球形微滴在外加电场作用下的类Freedericksz位置跃迁。基于格林函数法对弹性能的数值计算，通过微液滴的浮力与液晶盒内存在的弹性能梯度形成的有效力之间的竞争，确定微液滴的平衡位置。结果表明，弹性能占主导地位的动力学的微液滴，直到施加的外场达到一个临界值大到足以压平的弹性能轮廓在中心区域，这使得不对称的浮力驱动液滴突然从细胞中平面到一个新的平衡位置。还发现，这样一个阈值的外场，触发位置转换，取决于厚度$L$和弗兰克弹性常数$K$，在Freedericksz的方式，但乘以一个因子$3\sqrtπ$。提出的临界电场的显式公式与数值计算结果吻合得非常好。
2019-07-02 cond-mat.soft
Ferroelectric Nematic Droplets in their Isotropic Melt
本文通过偏光显微镜研究各向同性熔体中共存的铁电向列相液滴，发现其扁平形态、翼形缺陷运动及电场驱动漂移和振荡行为，并据此确定极化场，揭示缺陷体积周围存在正负束缚电荷对。
2022-09-19 cond-mat.soft
Molecular simulation of hierarchical structures in bent-core nematics
采用蒙特卡罗模拟方法研究了由非手性核介晶形成的非手性液晶的结构。结果表明，形成（i）集群表现出局部近晶秩序，正交或倾斜，具有较强的层内极性相关性和反铁电并列的连续层和（ii）大的同手性域通过螺旋排列的倾斜近晶集群，而正交集群产生非手性（无扭曲）的双态。
2011-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Post-Tanner spreading of nematic droplets
圆形液滴在固体基底上的准稳态铺展通常遵守所谓的坦纳定律，瞬时基半径R（t）随时间增长为R ~ t^{1/10} --对于小尺寸液滴，毛细力的主导作用的效果。然而，对于双折射液晶的液滴，更快的扩散定律在长时间内开始，使得R ~ t^alpha，其中alpha显著大于Tanner指数1/10。在薄膜模型（或润滑近似）的框架中，我们将这种“加速”描述为向列相（界面处的拮抗锚定）的强基底-液体相互作用所驱动的向定性不同的扩散制度的过渡。薄膜方程的数值解与向列相的实验数据吻合得很好，即使非牛顿流变学尚未考虑在内。因此，我们补充的理论与后坦纳阶段的传播，注意到传播过程可以预期从通常的毛细作用为主的阶段跨越到一个政权，整个水库成为一个扩散膜的意义上的Derjaguin。
2009-10-01 cond-mat.soft
Geometric Frustration in Twist-Bend Nematic Droplets
本文研究弯折向列相液滴在受限和径向锚定下的几何阻挫，通过数值模拟和拓扑几何分析，揭示其复杂的层状态、缺陷和霍普夫子，并指出与胆甾相结构等价但几何迥异。
2025-05-22 cond-mat.soft
Shear dynamics of an inverted nematic emulsion
在这里，我们从理论上研究了剪切流下的二维和三维各向同性液滴在双液晶中的动力学。我们发现了一个大的剧目可能的非平衡稳态的剪切速率和锚定在液滴表面上的的方向指示剂字段的函数。我们首先讨论垂面锚定。对于弱锚定，我们恢复的典型行为的剪切各向同性液滴在一个二元流体，旋转，拉伸，并可以打破所施加的流量。对于中间锚定，新的可能性出现，由于弹性效应的流体。我们发现，在这种制度的二维液滴可以倾斜和移动的流动，或翻滚不断在中心的通道。对于足够强的锚定，最后，在平衡时靠近各向同性液滴表面形成的拓扑缺陷中的一个或两个与其分离，并被流拖到深的非平衡状态。相反，在3D中，与正常锚定向错线相关的土星环可以通过流动变形并向下游移动，但至少在我们探索的参数范围内，始终保持在液滴附近。2D中的切向锚定导致不同的动态响应，因为这种情况下的boojum缺陷特性可以在相对于正常锚定情况的较弱剪切下从液滴中解绑。我们的研究结果应刺激进一步的实验与反液晶乳液剪切下，因为大多数的预测可以通过监测液晶取向模式的演变或跟踪随时间的液滴的位置和形状在原则上是可测试的。
2016-09-04 cond-mat.soft
Shape Bistability in Squeezed Chromonic Droplets
本文研究了在平行平板间挤压的有色液晶液滴在指向矢上的简并切向锚定。在共存制度，其中液滴中的α相与周围的熔体处于平衡，我们的二维理论模型预测的制度的形状双稳态足够大的双极液滴，其中tactoids（尖的形状）和discoids（光滑的形状）共存于平衡。目前尚未观察到这种现象。色甘酸二钠（DSCG）的二维液滴已经成为彻底的实验研究的对象[Y. K. Kim等人，J.物理学：康登斯Matter 25，404202（2013）]。我们表明，我们的理论是在良好的定量协议与这些数据，并从中提取什么承诺是一个更准确的估计各向同性表面张力在DSCG的结晶/熔体界面。
2021-03-27 cond-mat.soft
Self-organization and shape change by active polarization in nematic droplets
细胞内发生的积极力量可以驱动涉及自发组织和形状变化的关键生物过程，如细胞分裂。最近在体外实验的细胞骨架丝和电机，自组织和分裂的微滴的动机，我们提出了一个最小的流体动力学模型，结合了非平衡动力学的电机丝的相互作用与平衡微相分离。马达在液滴内组织，并将细丝结构化成极化的星状缺陷。在大的运动活动中，它们甚至可以使液滴变形或分裂，或形成多星状液滴链。我们预测的相图概括了这些实验观察到的形状。
2021-02-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Nematic twist--bend phase in an external field
向列扭曲--弯曲是自然界公认的第五个向列相位。该相具有螺旋取向顺序，因此它是手性结构，并且可以在由非手性分子组成的系统中稳定。这种自发的手征对称性破缺的微观起源在很大程度上是未知的，但从现象学上讲，它似乎是稳定的，通过假设空间极性和取向有序之间的耦合。理解外部场如何影响该相的稳定性具有极大的智力兴趣和潜在应用的相关性。在介观朗道-德热内理论中，我们发现，对于具有正各向异性的化合物，螺旋解绕成极性单轴螺旋，然而，负材料各向异性引起了丰富的新螺旋相序列，通过使圆锥螺旋变平的机制获得。
2017-12-29 cond-mat.soft
Fingering Instability of Active Nematic Droplets
从有丝分裂纺锤体到组织和生物膜，许多生物系统表现为活跃的液滴，它们经常打破对称性并自发地改变形状。在这里，我表明，积极的微滴可以经历一个指法不稳定性。我认为一个活跃的流体，通过锚定在液滴界面，获得双秩序，我预测其形态稳定性的三个无量纲参数：锚定角，双秩序的渗透长度相比，液滴的大小，和一个活跃的毛细管数。具有伸展（收缩）应力和平面（垂面）锚定的液滴在临界活性或液滴尺寸以上是不稳定的。这种不稳定性本质上是界面性的：它是通过主动流动与界面运动的耦合而产生的，即使主动向列相的体不稳定性不能发生。与活性物质的动态特征不同，不稳定性可以产生静态指进模式。手指的数量随着活动而增加，但随着肌肉渗透长度而非单调变化。总的来说，这些结果可以帮助理解生物系统的自组织形状，并在活性材料中设计图案。
2022-02-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Chirality transfer in lyotropic twist-bend nematics
通过分子模拟和经典密度泛函理论，研究了中心扭曲引入可控手性的弯曲棒状介晶的液晶相行为，揭示了手性对扭曲-弯曲相和胆甾相的影响及手性传递机制差异。
2025-08-05 cond-mat.soft
Computer simulation of topological defects around a colloidal particle or droplet dispersed in a nematic host
我们用分子动力学来研究球形颗粒或液滴周围的微液晶的有序性。各向同性边界条件和强锚定在粒子表面及其附近产生刺猬指向矢配置;这种拓扑缺陷被周围液晶中的附近缺陷结构抵消，从而在大距离处给出均匀的指向矢场。我们观察到三种不同的颗粒尺寸的缺陷结构：一个四极环缺陷周围的颗粒在赤道平面;一个偶极的卫星缺陷在北极或南极;和一个过渡，非赤道，环缺陷。这些观测结果与最简单的弹性理论的预测大体一致。通过研究密度和序参数图，我们能够检查粒子表面附近的行为，并在向错核心区域，弹性理论是不适用的。尽管在我们的系统中的不均匀性的相对较小的规模，简单的理论给出了相当准确的预测的缺陷位置随颗粒尺寸的变化。
2002-03-04 cond-mat.soft
Spontaneous division and motility in active nematic droplets
本文研究了被各向同性牛顿流体包围的具有内部有序性的活性液滴的力学行为。使用数值模拟，我们表明，由于积极的压力和缺陷的几何形状的pronunciator之间的相互作用，该系统表现出两个活细胞的基本功能：自发分裂和运动，通过自生流体动力学流动。这些行为可以选择性地激活通过控制一个单一的物理参数，即，一个活跃的变量的毛细管数。
2013-10-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Chiral symmetry-breaking dynamics in the phase transformation of nematic droplets
通过对垂面锚定作用下液晶液滴各向同性相变的动力学模拟，预测了手征对称性破缺动力学。当使用戊基-氰基联苯（5CB）的材料参数时，这些观察发生，但不是在这种材料的单一弹性常数近似下，经常用于模拟。扭转动态过程发生在从不稳定的径向织构到稳定的均匀织构的畴的松弛期间，并且涉及同时的缺陷环运动和体织构的扭转。
2017-07-14 cond-mat.soft physics.comp-ph
Nematic Tactoid Population
Tactoids是在各向同性流体中的尖的、纺锤形的液晶液滴。它们长期以来被观察到存在于无机和有机向列相、热致相以及溶致胶体聚集体中。变分问题的最佳形状的确定一个可调液滴是艰巨的，只有在选定的类别的形状和导演领域的攻击。在这里，通过考虑一类新的双极液滴的可接受的解决方案，我们研究的流行率在人口中的所有平衡形状的每三个可能是最佳的（tactoids主要是其中）。我们展示了一种形状的流行是如何受液滴的体积$V_0$和鞍形张开常数$K_{24}$的材料的影响。特别是小$V_0$和小$K_{24}$（适当缩放）的Tactoids占优势。我们的形状（和指向矢场）与迄今为止所采用的形状（和指向矢场）完全不同，从而揭示了$K_{24}$的一个相当不同的作用。
2020-10-16 cond-mat.soft
Second harmonic light scattering induced by defects in the twist-bend nematic phase of liquid crystal dimers
由某些热致液晶（LC）二聚体所表现出的螺旋扭曲-弯曲（$\mathrm{N_{TB}}$）相代表了一种新的取向有序的中间相--这是多年来发现的第一种不同的螺旋扭曲变体。$\mathrm{N_{TB}}$相的特征在于平均分子长轴（指向矢）的螺旋缠绕，具有非常短的（纳米级）节距，并且在非手性二聚体系统中，具有相等的概率形成右手和左手域。因此，$\mathrm{N_{TB}}$结构提供了自然界中自发手征对称性破缺的另一个迷人的例子。驱动螺旋状态形成的序参量在理论上已被证明是一个极化场，来自于二聚体的弯曲构象，其以与指向矢场相同的纳米级节距螺旋旋转。因此，它对实验检测提出了重大挑战。在这里，我们报告了二次谐波光散射（SHLS）的研究两个非手性，$\mathrm{N_{TB}}$形成液晶，这是敏感的偏振场由于微米级的扭曲与自然发生的纹理缺陷的螺旋结构。这些缺陷是近晶状“伪层”的抛物线焦点二次曲线，由$\mathrm{N_{TB}}$状态的粗粒度描述中的等效相位平面定义。我们的SHLS数据被解释为一个粗粒度的自由能量密度，结合了Landau-deGennes膨胀的极化场，弹性能量的一个弹性体，和两者之间的线性耦合。
2016-03-08 cond-mat.soft
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
Numerical Method of Lines for the Relaxational Dynamics of Nematic Liquid Crystals
我们提出了一个有效的数值方案，线的方法的基础上，求解的Landau-de Gennes方程描述弛豫动力学的液晶。我们的方法在计算上易于实现，平衡了效率和准确性的要求。我们基准我们的方法，通过研究以下问题：各向同性的，双晶界面，生长的双晶液滴在各向同性相和动力学的粗化淬火后进入双晶相。我们的研究结果，通过解决方案的全粗粒度的运动方程，没有近似，提供了一个严格的测试的各向同性的界面的de Gennes ananastomosis，说明在成核制度的液滴的各向异性字符和验证的动力学缩放在粗化制度。
2008-04-30 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
Lipid-Mediated Control of Thermally Induced Shape Transformations in Liquid Crystal Droplets
Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University（乌得勒支大学德拜纳米材料科学研究所）
研究脂质和液晶中分子组织到介观形状转变，通过偏振光学显微镜研究单油酸甘油酯掺杂8CB液滴温度依赖结构演变，发现内部单油酸甘油酯浓度和外部脂质环境共同调控相变等，揭示相关转变及形态动力学机制，确立脂质相关参数的关键作用。
2026-07-29 cond-mat.soft
Active nematics on flat surfaces: from droplet motility and scission to active wetting
基于连续流体动力学理论，研究了平坦表面上活性向列相液滴的动力学，发现活性与活性毛细管数控制液滴自驱动、分裂、活性润湿和蒸发等状态，为表面液滴动力学提供了统一的全局描述。
2023-09-08 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Frequency dependent deformation of liquid crystal droplets in an external electric field
悬浮在相同物质的各向同性相中的向列相液滴经受不同频率的交变电场。该体系被小心地保持在各向同性-介晶共存区域，该区域由于少量的非介晶添加剂而加宽。尽管液滴在低频率（10 Hz的量级）和高频率（在kHz范围内）下保持球形，但在中频下，我们观察到液滴在垂直于所施加场的平面中显著变平。液晶（LC）液滴的变形发生在具有正和负介电各向异性的物质中。实验数据可以用漏电模型和有限电导率引起的外加电场的屏蔽相结合来定量建模。
2009-03-26 cond-mat.soft
Optical manipulation of sessile droplets of nematic liquid crystalline materials on the surface of a photovoltaic crystal
本研究利用LN:Fe晶体的体光伏效应产生表面电场梯度，实现对5CB、8CB和E7液晶固着液滴合并、射流与碎裂的光学操控。
2023-09-29 cond-mat.soft physics.optics
Running streams of a ferroelectric nematic liquid crystal on a lithium niobate surface
铁电液晶材料的固着液滴暴露于由X切割的铁掺杂的钛酸锂晶体中的热电和光电（光伏）效应产生的表面电场。由此产生的动态过程进行了监测偏振光学（视频）显微镜（POM）。在加热/冷却循环期间，首先，液滴将其形状从球形改变为扩展的椭圆形。然后它们开始沿着表面电场快速移动，即，沿着晶体的极轴（c轴）。在该运动期间，若干液滴合并成朝向顶部表面区域的边缘延伸的流动流（卷须）。最后，实际上所有液晶材料都从晶体的顶表面传输到侧表面。在稳定的温度下，组件的激光照射引起局部化到照射区域的动态过程。此外，在这种情况下，LC液滴合并成几个卷须状的形成物，其优先沿着晶体的c轴取向。卷须的图案随时间而波动，但只要有光照，它就会持续存在。在这种情况下，LC材料在照明区域的中心和边缘区域之间传输。
2022-09-12 cond-mat.soft
Orientational instability and spontaneous rotation of active nematic droplets
在实验中，浸没在大量表面活性剂溶液中的单个化学活性液晶（LC）液滴可以沿着直线、螺旋形或随机轨迹自推进。在本文中，我们开发了一个极小模型捕捉所有三种类型的自推进轨迹的情况下，垂直锚定在LC-流体界面上的液滴的ACLC。我们模拟由一个单一的首选的极化矢量是两个重定向机制，即内部流动引起的位移的刺猬缺陷和液滴的旋转的主题的下降内的导演字段。在此降阶模型中，液滴的表面活性剂传输和表面活性剂的有序化之间的耦合由液滴的界面性质随表面活性剂极化的变化来表示。我们的分析表明，一种新的模式的取向不稳定性出现从两个重定向机制的竞争，其特征在于由一个自发旋转的螺旋状的自推进轨迹负责的自推进下降。反过来，我们还表明，随机轨迹在各向同性和dropdrops都源于对流驱动的过渡到混沌。不同的推进模式的继承是一致的实验报告的液滴轨迹的形状的转变，作为液滴的大小是不同的。
2019-09-07 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Spontaneous polar and chiral symmetry breaking in ordered fluids -- heliconical ferroelectric nematic phases
本文提出类似电Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）可导致软物质电偶极子的结构复杂性，报道了非手性分子自发形成螺旋锥结构的新极性液相，其螺距与可见光波长相当，转变为铁电向列相时临界解旋。
2025-02-12 cond-mat.soft
Colloidal Directional Structures at a Nematic Liquid Crystal-Air Interface
本文研究向列相液晶-空气界面上胶体液滴形成的定向链、分支及分形团簇，揭示液滴多分散性引起的偶极-四极相互作用是定向结构形成的关键机制。
2023-08-13 cond-mat.soft
Activity drives self-assembly of passive soft inclusions in active nematics
本研究探索了活性向列相流体中被动液滴的自组织行为，通过数值模拟揭示其相图特征，证明活性时间调制可精确控制结构转变，为自适应智能材料设计提供新途径。
2025-04-13 cond-mat.soft
Electric field-induced interfacial instability in a ferroelectric nematic liquid crystal
本研究针对外电场下铁电向列液晶的界面行为，发现超阈值电压会引发指状界面不稳定性，测定了不同结构下阈值电压的频率特性，揭示了极化与指向矢的平行关系，并结合已有不稳定性理论解释了结果。
2023-05-01 cond-mat.soft
Morphology of active deformable 3D droplets
我们在三维空间中数值研究了活动微滴的形态和向错线动力学。虽然我们的模型只采用了最简单的形式的非手性主动应力，主动微滴显示出前所未有的复杂形态。对于伸展活动，指状突起生长在向错线与液滴表面相交的点处。然而，对于收缩活动，活动场驱动杯状液滴内陷、奔跑和翻滚运动或表面皱纹的形成。这种多样性的行为被解释在活跃的锚定，活跃的流动和动态的能动位错线之间的相互作用。我们讨论了我们的研究结果，如形态发生，集体癌症入侵和生物膜的形状控制的生物过程中，这表明，一些生物系统可能共享相同的潜在机制，作为活性微滴。
2020-10-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Walk ferroelectric liquid droplets with light
研究利用中等强度光束控制铁电铌酸锂基底上的铁电液晶液滴运动，发现液滴在铁电相中被光束吸引或排斥，并可实现长距离行走，其机制源于液滴与基底光诱导极化间的耦合。
2022-12-31 cond-mat.soft
Chirality Amplification and Chiral Segregation in Liquid Crystals
Kent State University（肯特州立大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本研究通过马耶-萨乌佩理论模型揭示了无手性液晶中手性分离与放大机制，预测了包含交替手性域的胆甾型相图，并通过模拟验证了手性有序的形成过程。
2026-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optical tweezers assisted coupling of nematic droplets to gold nanoparticle cluster: effect on whispering gallery modes
本研究利用光学镊将向列滴状液晶与金纳米粒子簇耦合，实现对 whispering gallery modes 的调控，展示了通过动态耦合实现光子-等离子体耦合的高效方法。
2025-12-26 cond-mat.soft physics.optics
Trapping of isotropic droplets by disclinations in nematic liquid crystals controlled by surface anchoring and elastic constant disparity
研究表面光刻图案化向列相液晶中向错捕获各向同性液滴的位置偏移，揭示其由表面锚定及弯曲、展曲弹性常数差异共同决定。
2024-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Osmotic compression of droplets of hard rods: A computer simulation study
通过计算机模拟，我们研究了硬，棒状颗粒的液滴如何优化其形状和内部结构的影响下的渗透压缩所造成的球形颗粒，作为消耗剂的存在。在足够高的渗透压下，组成液滴的杆自发地排列，使它们变成单轴向的双折射液晶液滴。以这种方式形成的微滴或“类晶”不是球形的，而是细长的，这是由各向异性表面张力和指向矢场的弹性形变之间的竞争造成的。在最近的理论预测，我们发现，足够小的tactoids有一个统一的导演场，而大的特点是由双极导演场。从液滴的形状和指向矢场变换，我们能够估计表面锚定强度和硬棒晶体的弹性常数的平均值。
2009-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Defect driven shapes in nematic droplets: analogies with cell division
基于活细胞有丝分裂过程中纺锤体结构与受限液晶中纺锤体结构的惊人相似性，我们采用二维连续介质液晶液滴模型来研究细胞分裂的物理过程。该模型研究了体积弹性的微管组件，描述为一个液晶，和表面弹性的细胞皮质，建模为一个有界的柔性膜，在控制细胞的形状和分裂之间的相互作用。在纺锤体极点的中心体对应的拓扑缺陷的核心，需要容纳在一个封闭的几何体的顺序。我们绘制出健康的双极和故障多极司作为一个有效的参数，结合积极的进程和控制中心体分离的功能的进展。一个强大的预测，独立于能量的考虑，是从一个单一的细胞到子细胞的过渡发生在这个参数的临界值。我们的模型还表明，微管锚定在细胞皮层可能发挥了重要作用，成功的双极分裂。这可以通过调节微管锚定进行实验测试。
2017-01-11 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Colloidal spirals in nematic liquid crystals
胶体粒子研究的核心实验工作之一是探索粒子的几何形状以及伴随的指向矢变形和周围缺陷之间的相互作用如何提供一种引导粒子自组装和控制粒子诱导缺陷结构的方法。在本工作中，我们设计、制造并分散了螺旋、双螺旋和三螺旋形状的低对称胶体粒子。这些螺旋形的颗粒，这是通过改变它们的表面官能化控制，以提供切向或垂直的边界条件下的手性分子排列，被发现诱导指向矢扭曲和缺陷配置与非手性或手征对称性。胶体粒子也表现出稳定和亚稳定的多取向状态的cross-host，与大量的董事配置具有奇异和孤立的非奇异拓扑缺陷伴随着他们，这可能会导致不寻常的形式的胶体自组装。我们的研究结果直接证明了粒子产生的导演配置的对称性可以进一步降低，或不，相比固体微夹杂物的低点群对称性，这取决于诱导缺陷的性质，同时满足拓扑约束。我们发现非手性胶体粒子可以引起弹性畸变的手征对称性破缺，这是由诱导的拓扑线缺陷和孤子的复杂三维缠绕驱动的。
2016-12-24 cond-mat.soft
Formation and field-driven dynamics of nematic spheroids
基于液晶（LC）材料的新兴技术越来越多地利用纳米级缺陷的存在，这与LC的典型应用- LC显示器不同。LC缺陷固有的纳米级特性为这类迷人的材料的应用提供了重要的机会和障碍。基于模拟的方法来研究限制和界面锚定条件对LC域的影响，在过去的十年中取得了重大进展，模拟现在能够访问实验相关的微米尺度，同时捕获纳米级缺陷结构。在这项工作中，连续模拟进行，以研究不同的球形几何形状的微米级的微乳液液晶液滴的动力学。向列型液滴是最简单的固有缺陷包含LC结构之一，并且也与基于聚合物分散LC的“智能”窗口技术相关。模拟结果包括微相的形成和外部场切换动力学的形状从扁长到扁长的液滴。结果包括定性和定量的洞察到纳米级缺陷动力学和结构转变的复杂耦合到微米级的重新取向。动态机制和相关的LC缺陷中存在的液滴中的结构转变。液滴尺度的度量，包括序参量和响应时间的范围内的实验可访问的电场强度确定。这些结果具有基础性和技术相关性，因为在存在缺陷的情况下对LC动力学的理解增加是该领域继续发展的关键障碍。
2017-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
