Bistable director alignments of nematic liquid crystals confined in frustrated substrates
利用Lebwohl-Lasher自旋模型的蒙特卡罗模拟，研究了双阻挫面约束下的液晶的面内取向。表面制备有定向棋盘图案，在其上指向矢场被局部锚定为平面但相邻块之间正交。我们发现体中的指向矢场倾向于沿着棋盘图案的对角轴对齐，如实验所报道的[J. H. Kim等人，应用物理信函78，3055（2001）]。当系统达到各向同性-相变温度时，两个稳定取向之间的能垒增加。基于弹性理论，我们发现这种双稳性是由于阻挫面附近指向矢场的空间调制。随着嵌段尺寸的增加和/或弹性模量的减小，指向矢不均匀性的程度增加，从而增大了能垒。我们还发现，稳定状态之间的切换率降低时，块的大小是可比的细胞厚度。
2017-01-26 cond-mat.soft
Director switching dynamics of ferromagnetic nematic liquid crystals
铁磁双极性液晶的成功实现为实验研究一系列全新的基本物理现象开辟了可能性。在这篇文章中，我们提出了一个详细的调查的静态响应和复杂的动态铁磁液晶下的应用程序的外部磁场的某些方面。然后将实验结果与宏观模型进行比较。用光学方法测量了指向矢的动力学，并根据理论宏观模型进行了分析。一个耗散的交叉耦合系数描述两个系统的序参量，磁化强度和磁指向矢之间的动态耦合，需要解释的结果。在这篇文章中，我们研究了这个系数对材料参数和饱和磁化强度和液晶主机的依赖性。尽管该系统的复杂性，理论描述允许正确的解释结果，并连接到胶体悬浮液的几个微观方面。
2018-08-17 cond-mat.soft
Electrophoresis of metal-dielectric Janus particles with dipolar director symmetry in nematic liquid crystals
研究了具有偶极指向矢分布的金属-介电Janus粒子在两种具有相同（正）电导各向异性和相反介电各向异性的双极性液晶中的电泳迁移率。所施加的交流电场分别平行于和垂直于正和负介电各向异性LC的指向矢。在两个LC中的Janus粒子的速度显着高于非Janus粒子的速度。我们映射的电渗流场周围的粒子使用微粒图像测速（$μ$ -PIV），并表明，在金属半球上的流动是强于在介电半球和LC沿Janus粒子的运动方向的泵送比非Janus粒子。对于给定的液晶，具有不对称表面性质的颗粒可用于增强它们的电泳迁移率和活性。
2022-01-23 cond-mat.soft
A Machine Learning Approach to Robustly Determine Director Fields and Analyze Defects in Active Nematics
针对传统图像处理法确定活性向列相指向矢场时对算法设置敏感、难以自动化分析的问题，提出一种机器学习模型，可从原始实验图像提取可靠指向矢场以分析拓扑缺陷，具稳健性与高泛化性，可推广至其他活性物质系统。
2023-12-13 cond-mat.soft
Equilibrium configurations of director in a planar nematic cell with one spatially modulated surface
本文研究了平面和空间调制面之间液晶盒中液晶指向矢的二维平衡构型。调制表面的起伏由光滑的周期正弦函数描述。指向矢易轴取向在其中一个边界表面处是垂直的，并且在另一个边界表面处是平面的。假设与两个表面的强NLC锚定。我们考虑的情况下，向错线发生在大部分的NLC严格以上的调制表面的局部极值。这些向错线沿着起伏波的波峰和波谷延伸。在平面导演变形的近似，我们得到的解析表达式描述的董事分布在大部分的细胞。计算了向错线到调制表面的平衡距离，并研究了它们与单元厚度、表面起伏周期和深度的关系。结果表明，向错线到调制面的距离随着浮雕深度的增加而减小。
2016-09-16 cond-mat.soft
Polarity-dependent dielectric torque in nematic liquid crystals
单轴向液晶的介电色散影响指向矢的切换动力学，因为介电转矩不仅由电场和指向矢的当前值决定，而且还由它们的过去值决定。我们证明，这种介电记忆导致一个不寻常的贡献，在目前的领域是线性的介电扭矩，因此极性敏感。该扭矩可用于加速指向矢动力学的关闭阶段。
2008-03-24 cond-mat.soft
Surface extrapolation length and director structures in confined nematics
本文报道了用蒙特卡罗模拟方法对Lebwohl-Lasher模型中的垂直锚定液晶进行模拟的结果。我们表明，体积表面耦合的比率一般不等于弹性理论中使用的相应参数K/W（其中K是弗兰克弹性常数在一个常数近似和W是表面锚定强度）。通过测量K/W（相当于表面外推长度）的温度依赖性，我们能够使我们的模拟结果以及其他结果与弹性理论的预测相一致。我们发现，我们冷却的速率从各向同性的系统中发挥了至关重要的作用，在最终的董事结构的发展，因为一个大的自由能垒分离不同的董事结构，以及温度依赖性的$K/W$。适当的快速冷却速率，我们能够保持系统的亚稳态平面状态，并形成逃逸的径向结构足够大的系统。
2000-06-14 cond-mat.soft
Controlling placement of nonspherical (boomerang) colloids in nematic cells with photopatterned director
将胶体颗粒放置在预先设计的位置代表了当前最先进的胶体科学的主要挑战。具有空间变化的指向矢图案的向列型液晶代表了一种很有前途的方法，以实现良好控制的胶体颗粒的放置，这要归功于颗粒和周围的分子取向景观之间的弹性力。在这里，我们演示了如何空间变化的导演字段可以用来控制放置的非球形粒子的回飞镖形状。回飞棒胶体产生偶极对称的指向矢扭曲。当一个回飞棒粒子被放置在一个周期性的展曲-弯曲指向矢图案中时，它会向最大弯曲的区域迁移。的行为与正常的表面锚定，这也产生偶极指向矢扭曲的球形颗粒之一，但更喜欢划分成具有最大张开的区域。因此，展曲-弯曲周期性景观允许人们在空间上分离这两种类型的粒子。通过探索过阻尼动力学的胶体，我们确定弹性驱动力负责的优先位置。通过图案化分子取向控制胶体位置可以探索用于微流体、芯片实验室、传感和分选装置中的未来应用。
2016-11-14 cond-mat.soft
Effect of Electric Fields on the Director Field and Shape of Nematic Tactoids
Tactoids是悬浮在共存的各向同性相中的单轴非晶相的纺锤形液滴。它们存在于各种各样的细长胶体颗粒的分散体中，包括肌动蛋白、fd病毒、碳纳米管、过氧化钒和几丁质纳米晶体。最近的实验表明，在水中的甲壳素纳米晶体tactoids的电场可以非常强烈地拉长tactoids，即使共存的各向同性和双相的介电性质只有微妙的不同。我们开发了一个模型的部分双极tactoids，其中的导演场的双极性的程度是自由调整，以优化系统的弹性，表面和库仑能量的总和。通过标度分析和数值计算相结合的方法，我们研究了类触体的伸长和指向矢场的行为与其尺寸、电场强度、表面张力、锚定强度、弹性常数和各向异性的关系。我们发现，由于外部电场，tactoids不能显着伸长，除非导演场是双极或准双极，并以某种方式冻结在无场配置。假设是这种情况下，我们发现合理的协议与实验数据。
2021-03-24 cond-mat.soft
Quaternions and hybrid nematic disclinations
液晶中的向错线可以存在于不同的几何构象中，其特征在于它们的指向矢分布。在某些受限的、胶态的和甚至更显著的手性向列相中，指向矢分布可以沿着向错线变化。我们构建了一个强大的几何分解的董事配置文件的变化，在封闭的向错环的基础上的四元数描述，并使用它来应用拓扑分类链接的循环与任意变化的配置文件。描述桥梁之间的差距已知的抽象分类方案来自同伦理论和可观察到的局部特征的向错。我们比较由此产生的向错环功能的分解到一个类似的分解的闭曲面上的纹理。
2012-11-09 cond-mat.soft
Orientational instability of the director in a nematic cell caused by electro-induced anchoring modification
我们从理论上研究了在电场作用下，在充满挠曲电性液晶的盒中，指向矢从垂直面态到垂直面-平面混合态以及从平面-垂直面混合态到垂直面-平面混合态的阈值。所述液晶掺杂有CTAB类物质，所述CTAB类物质的一部分分子解离成正离子和负离子。锚定的细胞表面之一被认为是强大的和垂面的，而另一个表面可以吸附正离子发挥的作用，NLC分子在这个表面上的定向表面活性剂。在一定的电压下，由于吸附表面上的指向矢的变化条件，NLC体中的取向转变是可能的。我们计算各自的阈值电压作为锚定参数的函数。这些参数的临界值的存在，超过该值的取向过渡不发生，建立。
2021-03-29 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
Director-layer dynamics in the antiferroelectric smectic-ZA phase of a ferroelectric nematic liquid crystal
本文通过动态光散射和理论建模研究了铁电向列相液晶DIO反铁电近晶-ZA相的指向矢层动力学，发现其层压缩弹性常数比普通近晶-A相低约100倍，并分析了反铁电极化及向列相弹性常数和粘度的温度依赖关系。
2025-02-07 cond-mat.soft
Texture and shape of two-dimensional domains of nematic liquid crystal
我们提出了一种广义的方法来计算二维二维非线性域的形状和内部结构。通过使用共形映射，我们能够计算的导演场为一个给定的域形状，我们选择从一个丰富的类，其中包括大的和小的纵横比下降，以及尖锐的域尖光滑的。结果组装在一个相图，对于给定的域的大小，表面张力，锚定强度，和弹性常数显示从一个均匀的双极导演场的过渡，从圆形到细长的液滴，从尖锐到光滑的域提示。我们发现了一个以前未考虑的制度，其中下降是近圆形的，董事场双极和尖端圆形。我们还发现，双环导演字段，与焦点，位于域外，提供了一个非常准确的描述的最佳导演字段的各种形状参数的值的大范围内。
2012-02-29 cond-mat.soft
Bending-induced director reorientation in a nematic liquid crystal elastomer bonded to a hyperelastic substrate
本文在非线性弹性理论的框架下，研究了表面涂敷有液晶液晶弹性体的超弹性基底的二维纯弯曲问题。对于给定的本构模型，建立了由变形动量平衡、取向动量平衡和力学约束组成的控制系统，并导出了相应的精确解。发现存在两种不同的弯曲解。为了确定哪一个是优选的，我们比较了两种解决方案的总势能，并发现对于某些材料参数，两种能量曲线可能在弯曲角$α_c$的临界值处具有交点。具体地，指向矢$\bm n$在$α_c$处突然将$\dfracπ{2}$从一个解旋转到另一个解，这指示指向矢重定向（或跳跃）。此外，不同的材料和几何参数的弯曲变形和过渡角$α_c$的影响可以揭示使用所获得的弯曲解。同时，该精确解可为验证液晶弹性体近似平板模型的准确性提供基准问题。
2020-03-16 cond-mat.soft
Vector Formalism for Active Nematics in Two Dimensions
二维线虫动力学的特殊性使得计算中常用的有序序参量的张量表示存在不足，特别是在活性物质理论中。的替代表示的矢量序参量如下与小的调整，经典的导演为基础的理论，但适用于2D问题，其中两个取向和偏离各向同性状态是可变的。并将该模型的线形稳定性分析和水流稳定性分析作为试验场。基于董事的分析表明，标准理论的不足，这并不能确保放松到平衡的被动系统。它也表明了不足的董事为基础的描述，这错过了一个稳定的影响扰动的模量，确保稳定的被动系统的规模远远超过愈合长度。
2022-07-26 cond-mat.soft
Exotic topological defects and director fields in free-floating spherical ferroelectric nematic liquid crystal shells
University of Luxembourg（卢森堡大学）；University of Ljubljana（卢布尔雅那大学）；J. Stefan Institute（约热·斯特凡研究所）；University of Leeds（利兹大学）
研究铁电向列液晶在球形壳中的拓扑缺陷，发现其形成两个反极的+1弯曲-扭曲缺陷，而非传统向列壳中的半整数缺陷。
2026-06-23 cond-mat.soft
Radiative Transfer Theory and Diffusion of Light in Nematic Liquid Crystals
在双折射液晶中，光被指向矢涨落强烈散射。我们感兴趣的是入射光波多次散射的极限。然后，光传输可以通过光的能量密度的扩散方程来描述，其中扩散常数$D_{\|}$和$D_{\perp}$分别平行于和垂直于指向矢。我们从辐射转移理论出发，将扩散常数与指向矢涨落的动态结构因子联系起来，并简要地讨论了我们的结果。时间相关的漫射光探测器的动态导演模式在更短的时间尺度比单光散射实验。为了解释衰减的时间相关性，必须在扩散方程中加入吸收项，我们还将其与动态结构因子联系起来。
1997-09-16 cond-mat.soft
Textures and shapes in nematic elastomers under the action of dopant concentration gradients
我们探索了一种新的战略图案化弹性体，不需要直接刻纹理。它是基于改变掺杂剂浓度，除了改变相变点之外，还通过浓度梯度和非线性序参量之间的耦合来影响非线性指向矢场。指向矢围绕点掺杂剂源的旋转导致拓扑修改，其表现为缺陷数量的变化。各种形状，取决于掺杂剂的分布，通过各向异性变形后的非均匀-各向同性过渡。
2017-03-03 cond-mat.soft
Microrheology in tumbling nematics of 8CB liquid crystals
采用粒子跟踪法研究了8CB液晶中的被动微流变学，重新定义了液晶中双折射指向矢取向的进动运动。讨论了零剪切条件下存在团簇时翻滚指向矢的物理起源。不同的结构性质（纯的结晶相，presmectic（近晶C和近晶A簇））区分与$G'$对$ω$在8 CB液晶结晶相的特征依赖性。此外，动态粘度观察到平行和垂直分量之间的交叉作为近晶A相的接近。
2015-04-01 cond-mat.soft
Interaction of colloids with a nematic-isotropic interface
用Landau-de Gennes自由能计算了长圆柱胶体与向列型各向同性界面之间的相互作用。这种相互作用有两个贡献：一个是特定的液晶和结果从变形的指向矢场接近的颗粒或界面，而另一个是通用的和结果从润湿和表面张力的影响。长柱状胶体的指向矢场具有很强的垂面锚定作用，在双折射相的深处呈现出两条半整数缺陷线。当胶体向界面移动时，指向矢结构通过一系列不连续的转变而改变，其中一个或两个缺陷被消除。此外，NI界面朝向胶体弯曲，以使胶体中的弹性自由能最小化。在各向同性相中，胶体被薄的润湿层包围，该润湿层在有利的润湿条件下降低表面自由能。相互作用在界面附近有一个明确的最小值。在这个区域中的导演和界面结构是复杂的，不能解析地描述。利用简谐区域中Landau-de Gennes自由能的数值结果，我们得到了胶体上（线性）力的简单标度律。
2003-12-08 cond-mat.soft
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
Fluctuations in confined nematic liquid crystals in a regime of critical wetting
在宏观的朗道-德热纳方法，我们研究了高斯正常模式的波动的半无限大液晶在一个政权的临界润湿。有人认为，表面自由能的潜力，强烈抑制远程的电子顺序有利于绑定双轴向列型董事波动模式的外观，位于由热力学相润湿壁所占据的域。相反，基板增强的取向顺序促进单轴向列定向局部激发的存在。接近相共存温度的两种类型的本地激发强烈软化相比，他们的散装同行，并获得特征尖状低能量谱。这些光谱特性直接连接到平均场界面位置的临界行为，并可以提供一个有价值的洞察力的性质，表面相互作用和临界润湿现象的液晶。讨论了临界界面位置涨落和序电效应可能引起的局域指向矢模性质的变化。
1998-12-05 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
Dynamics of nematic elastomers
我们使用两种不同但相关的动力学理论研究了软弹性体和半软弹性体的低频、长波长动力学。我们的第一个配方描述了纯流体动力学行为的弹性体，其中的弹性体的指向矢已放松到其平衡值的应变的存在下。我们发现，软弹性体的声音模式结构是相同的柱状液晶。我们的第二个配方概括了推导方程的nematohydrodynamics的哈佛大学小组，以弹性体。它明确地对待导演和描述慢模式超出流体动力学极限。
2004-02-14 cond-mat.soft
Director Field Configurations around a Spherical Particle in a Nematic Liquid Crystal
我们研究了浸没在均匀排列的液晶中的球形粒子周围的指向矢场，并假设分子在粒子表面具有垂面取向。三种结构是可能的：一个偶极子，土星环，和表面环配置，我们调查通过数值最小化的弗兰克自由能补充磁场和表面项。在偶极结构中，这是绝对稳定的结构，为微米尺寸的颗粒和足够强的表面锚定，扭转转变被发现和分析。我们表明，从偶极到土星环配置的过渡是通过减小颗粒尺寸或通过施加磁场引起的。讨论了亚稳效应和与磁场有关的磁滞现象。当表面锚定强度W减小时，表面环结构出现。它也有利于一个大的鞍展常数K_24。与Poulin等人最近的实验相比，给出了W的下限，即，在表面活性剂十二烷基硫酸钠存在下，水和戊基氰基联苯（5CB）的界面W > 0.6 erg/cm ^2。
1998-11-16 cond-mat.soft
A continuum mechanics approach for the deformation of non-Euclidean origami generated by piecewise constant nematic director fields
本文提出了一种非欧几里得折纸变形的连续力学方法，通过设计兼容的director场实现驱动配置，并展示了两种具有兼容性的折纸设计。
2025-11-28 cond-mat.soft
Modulated phases of nematic liquid crystals induced by tetrahedral order
本文研究向列相液晶中由四面体序耦合的第四种指向矢形变模式 $Δ$ 所诱导的调制相，揭示其因几何阻挫可自发产生胆甾相或展曲向列相。
2021-12-30 cond-mat.soft
Membrane stress and torque induced by Frank's nematic textures: A geometric perspective using surface-based constraints
本文将含嵌固分子的弹性膜看作是具有内有序性的各向异性流体膜模型。通过考虑指向矢场和膜曲率之间的几何耦合，证明了在Canham-Helfrich弹性的基础上，薄膜织构会产生各向异性应力。建立在微分几何，解析表达式被发现的膜应力和扭矩所引起的张开，扭曲和弯曲的指向矢描述的弗兰克能量的液晶。在球体和圆柱体表面上可视化了由原型纹理引起的力。
2019-07-02 cond-mat.soft
Elasticity of Twist-Bend Nematic Phases
扭折双折射液晶的基态是一种螺旋分子排列，其中双折射指向矢绕一轴作均匀的旋进运动，并与轴成一固定角度，在这些相的基态中，两种旋进方向都是允许的。当规定两个\emph{helicities}中的一个时，出现单个螺旋螺旋相位。这里提出了一个二次弹性理论，为每个这些阶段的特点是相同的弹性常数的经典理论的α相，要求他们都是积极的。为了描述螺旋轴，它引入了一个额外的指向矢场，这对于普通向列相来说是多余的。把螺旋向列相相反的螺旋，我们重建一个扭曲弯曲的螺旋，其中的二次弹性能量的两个螺旋变体结合在一个非凸的能量。
2014-04-12 cond-mat.soft
Thin Pyramidal Cones in Nematic Liquid Crystal
本文研究向列相液晶中薄壁空心金字塔锥胶体的取向与缺陷行为，通过Landau-de Gennes自由能最小化和有限元方法揭示平行与垂直排列下的不同指向矢畸变、boojum缺陷及长程偶极相互作用，并发现其可形成嵌套结构。
2023-05-22 cond-mat.soft
Director configuration of planar solitons in nematic liquid crystals
本文计算了外加磁场作用下双折射液晶中向错线的指向矢构型。我们的方法是一个组合的多项式展开的导演和进一步的分析近似，测试对数值射击方法。当弹性常数相等时，结果特别简单，但我们讨论弹性各向异性的一般情况。指向矢场除了长度取决于磁场值的直线段外，在任何地方都是连续的。这表明，由于外部磁场的向列相的向错线的拉长的缺陷核心的可能性。
1997-09-16 cond-mat.soft hep-th nlin.PS
Surface induced structures in nematic liquid crystal colloids
我们从理论上预测存在一类胶体结构的液晶（NLC）细胞，这是诱导的表面图案的细胞（如细胞与紫外线照射的聚酰亚胺表面使用微米大小的掩模）的板。这些体结构产生于约束表面处的指向矢畸变的非零边界条件。特别是，我们证明了四极球形粒子（如球boojums或土星环导演配置）形成一个正方形晶格内的平面NLC细胞，它有棋盘图案的两个板。
2014-05-30 cond-mat.soft
Electric-field-induced nematic-cholesteric transition and 3-D director structures in homeotropic cells
本文研究了具有负介电各向异性的胆甾相液晶中指向矢结构在厚度d小于液晶间距p的垂面盒中的相图，基本控制参数是阻挫比d/p和外加电压U。荧光共聚焦偏振显微镜使我们能够直接和明确地确定三维指向矢结构。研究结果对于可调透射结构的应用具有重要意义，如可调透射光栅和可调透射眼镜。
2005-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Domain walls in two-dimensional nematics confined in a small circular cavity
利用蒙特卡罗模拟，我们研究了一个由硬壁包围的小圆形空腔内的二维硬杆流体，从稀态到高密度、分层态。平面和垂面锚定的双折射指向矢可以通过自由能惩罚诱导在墙壁上。圆形的几何形状产生的挫折，在第二阶段和一个极对称的配置与扭曲的方向场加上两个$+1/2$向错创建。在较高的密度，观察到一个准均匀的结构与（最小）的导演失真，这是通过形成取向畴壁放松。这种新的结构是没有预测的弹性理论，是类似于在三维混合狭缝孔观察到的阶梯状结构。我们推测，畴壁的形成是一个一般的机制，以放松弹性应力的条件下，强表面锚定和严重的空间限制。
2014-02-03 cond-mat.soft
Shape instabilities driven by topological defects in nematic polymer networks
本研究提出数学框架，描述含中心拓扑缺陷的液晶网络片材在向列弹性、有序度变化与机械刚度相互作用下的面外变形及屈曲不稳定性。
2025-06-26 cond-mat.soft
The isotropic-cholesteric transition in liquid-crystalline gels
在一个凝胶中，平行于指向矢的凝胶自发伸长伴随着平行于指向矢的凝胶的出现。如果这种凝胶是手性的，则其具有形成双螺旋结构的趋势，其中由于弹性相容性的要求，平行于双螺旋指向矢的凝胶的局部伸长被抑制。我们表明，一个圆锥形的螺旋线，其中董事使一个斜角相对于螺旋轴作为一个能量最小化的伸长和扭曲的竞争倾向之间的妥协。我们发现的螺旋锥角和螺距的手性的强度的依赖性，并确定在各向同性的样品形状的变化，以双相变。
2002-06-15 cond-mat.soft
Nonlinear curvature elasticity of nematic liquid crystals
近年来，非手性分子组成的体调制液晶的非线性弹性性质引起了人们新的兴趣。本文推广了Oseen-Zocher-Frank的液晶弹性理论，在弹性形变能中加入了应变张量的梯度。弹性张量场的不变量，直到四阶的指向矢空间导数，计算。另一种方法，包括在延长线弹性能量的更高的权力的应变张量，在经典的弹性固体，也被开发。两种方法研究了扭弯调制相位，并对结果进行了比较。扭转-弯曲相的锥角作为弹性常数的函数计算。考虑了表面效应。最后，我们证明了一个展曲弯曲的相位与小振荡的方向盘围绕轴是禁止的。
2018-11-08 cond-mat.soft
Flexoelectric surface switching of bistable nematic devices
我们报道了一种利用表面挠曲电效应动态控制液晶表面边界条件的新方法。通过移动的表面董事，我们表明，一个是能够操纵的缺陷，位于表面附近。这可以用于在具有非常相似的自由能的两个状态之间产生双折射液晶器件的切换。这导致双稳态器件可以在没有施加电压的情况下保持任一状态。当表面指向矢的运动使本体中的那些指向矢旋转时，状态之间的切换发生，所述本体中的那些指向矢然后能够产生或消除位于器件表面附近的缺陷。
2001-08-03 cond-mat.soft
Singular Values, Nematic Disclinations, and Emergent Biaxiality
单轴和双轴液晶都是由它们的结构单元的取向有序来定义的。而单轴向列只定向长分子轴，双轴秩序意味着当地秩序沿三个轴。由于双轴性的自然程度和相关联的框架，可以从张量描述的三阶，在单轴相消失，我们扩展的三阶指向矢到一个完整的双轴框架，而不是利用奇异值分解的梯度的指向矢场。将四元数群的代数规则应用于单轴相，揭示了新的缺陷和自由度，分析了单轴相和双轴相的异同。
2013-02-14 cond-mat.soft
Orientational transition in nematic liquid crystals under oscillatory Poiseuille flow
本文研究了垂直取向的液晶在交变压力梯度下的振荡平面Poiffille流中的取向行为。对于小的压力振幅的董事振荡的初始垂面位置周围的流动平面内，而对于更高的振幅的空间均匀的过渡到平面外的董事运动被观察到的第一次。取向过渡被认为是超临界的，在2和20 Hz之间的范围内的临界压力振幅的测量频率依赖性与最近的理论定量一致。
1999-11-24 cond-mat.soft
Large deformation analysis of spontaneous twist and contraction in nematic elastomer fibres with helical director
本文建立活性橡胶纤维大变形精确解与非线性能量模型，分析螺旋指向矢向列弹性体纤维的自发扭转和收缩，并揭示最优制备扭转及端部约束下的盘绕驱动机制。
2021-03-26 cond-mat.soft
Dynamics of Hard Colloidal Cuboids in Nematic Liquid Crystals
本文利用动态蒙特卡罗模拟研究了扁长液晶中硬胶体长方体的平衡动力学。特别地，我们研究了粒子沿指向矢和垂直于指向矢的扩散，并观察到强烈依赖于粒子各向异性的结构弛豫衰减。为了评估它们的动力学和集体运动的最终发生的高斯性，我们计算两点和四点关联函数，将平行和垂直于方向的扩散系数的瞬时值。我们的模拟结果突出了Fickian和高斯动力学在短时间和长时间的发生，定位在自对偶形状的最小扩散率，粒子的几何形状，将优先稳定双轴向列相，并排除动态相关粒子的存在。
2020-03-06 cond-mat.soft
Elastic continuum theory: Fully understanding of the twist-bend nematic phases
扭转-弯曲取向相$N_{\rm TB}$可被视为螺旋分子排列，其中指向矢$\bf n$围绕额外指向矢场$\bf t$均匀旋进。它对应于表现出纳米级周期性调制的电子基态。为了从弹性的角度证明该相的稳定性，提出了Frank弹性能量密度的自然扩展。弹性能量密度是建立在新相位的对称元素，其中介入这些指向矢场的分量与通常的笛卡尔张量一起。结果表明，基态对应于一个变形状态，其中$K_{22} > K_{33}$。当弹性自由能被解释在类比与朗道理论，它表明存在一个二阶相变之间的通常和扭曲-弯曲双相，驱动一个新的弹性参数发挥类似的作用的一个主要的介电各向异性的经典向列相，并密切相关的体积压缩模量代表的伪层的扭曲-弯曲双相。根据实验结果，预测了一个相变和纳米间距的值。
2015-03-30 cond-mat.soft
Effect of Director Distortions on Polymer-Liquid Crystal Phase Separation
我们研究了具有非均匀指向矢梯度的低分子量液晶中的光聚合反应。相分离导致聚合物密度在空间上的非均匀分布，这种分布受扭曲的非线性矩阵控制。定向梯度控制聚合提供了一种新的和有用的技术来组装微米级聚合物结构。
2001-09-25 cond-mat.soft
Disclination-mediated thermo-optical response in nematic glass sheets
向列相固体强烈地响应于环境热或光的变化，在平行于和垂直于指向矢的方向上显著不同。这种现象的特点是均匀的导演领域，但不是缺陷纹理。我们分析的弹性基态的玻璃在膜近似作为温度的函数的一些向错缺陷的眼睛可逆地诱导三维形状从平板材料，在纳米尺度的所有方式的宏观对象，包括非可开发的表面。后者提供了一个新的范例，通过在薄系统中的可切换拉伸致动。
2010-04-22 cond-mat.soft
Q-tensor model for electrokinetics in nematic liquid crystals
我们使用变分原理推导出一个数学模型，其中液晶组分描述的第二阶阶张量的液晶电解质。该模型扩展了以前开发的董事为基础的理论和帐户存在的向错和可能的双轴性。我们通过考虑一个简单但说明性的例子，液晶使能电渗流（LCEO）周围的一个固定的介电球形粒子放置在一个大的圆柱形容器的中心充满了一个可再生的电解质，验证了该模型。假设垂面锚定的粒子表面上的粒子和均匀分布的容器的表面上的董事，我们考虑两种配置与向错赤道环和双曲刺猬，分别。计算的电渗流显示出强烈的依赖于指向矢配置和介电常数和电导率的各向异性的液晶使能电动力学的电特性。此外，模拟表明周围的电介质球的空间电荷分离，即使在各向同性的介电常数和电导率的情况下。这与介电球体周围的各向同性电解质所描述的诱导电荷电渗效应是一致的。
2017-04-15 cond-mat.soft
Optically induced orientational transitions in nematics with planar alignment
本文报道了以光强为控制参量，线偏振平面波垂直入射到平面取向介质膜上所引起的动力学现象的理论研究。我们发现平面态的光诱导Freedericksz转变的阈值是问题参数的函数。这一阈值大大低于之前的预期。在主不稳定性之上，取决于层的厚度，指向矢沉降到静止状态或振荡状态。这些状态通过异宿分支在第二阈值处变得不稳定，并且指向矢稳定到新的稳态扭曲态。
2008-10-01 cond-mat.soft
Multiparticle Collision Dynamics for Tensorial Nematodynamics
液晶建立了热力学、流体动力学和拓扑学行为的近乎独特的组合。这对他们的理论理解和建模提出了挑战。这些效应聚集在一起的舞台是介观（微米）尺度。因此，重要的是开发旨在捕捉这种动态变化的模型。本文将基于粒子的多粒子碰撞动力学（MPCD）方法推广到双折射液晶的动力学模型。根据向列相的钱胜理论，用张量序参量描述了磁指向矢场和序参量的时空变化。其关键思想是为每个MPCD颗粒分配张量自由度，其介观平均值是张量序参量。这种新的向列-MPCD方法包括回流效应、速度-取向耦合和热涨落。我们验证了这种方法的适用性，通过测试：（i）向列型各向同性相变，（ii）在剪切和Poiffille流的方向的流动对齐，和（iii）一对线缺陷的湮灭动力学。我们发现与现有文献非常一致。我们还研究了力偶极周围的流场在液晶，这代表了领先的顺序流场周围的力自由微游泳。介质的各向异性不仅影响力偶极周围速度场的大小，而且还可以根据偶极轴相对于指向矢场的方向诱导流体动力矩。当偶极子轴相对于远场指向矢倾斜时，力偶极子经历流体动力扭矩。流体动力学扭矩的方向是这样的，推（或拉）型力偶极子倾向于沿着（或垂直于）指向矢场定向。
2019-03-11 cond-mat.soft
A design principle for actuation of nematic glass sheets
一种连续力学框架被开发用于确定a）具有规定的自发拉伸场的无应力变形形状的类别和在无应力变形形状上的对应指向矢分布的无应力玻璃膜，和b）导致具有规定的自发拉伸场的无应力变形形状的无应力\emph{given}的无应力变形形状的无应力玻璃片的未变形形状的类别和在其上的对应指向矢分布。所提出的解决方案取决于膜的变形的拉格朗日二元体如何映射到三维环境空间中的欧拉二元体的理解。有趣的连接这些实际问题的设计和数学理论的等距嵌入的流形，变形之间的两个规定的黎曼流形，和滑移线理论的塑性指出。
2018-09-06 cond-mat.soft
Electric field driven controllable motility of metal-dielectric Janus particles with boojum defects in a nematic liquid crystal
在一个鲜明的对比，二氧化硅颗粒的响应，我们表明，金属介电Janus粒子与boojum缺陷的液晶中的自推进下的作用下施加垂直于导演的电场。通过选择Janus矢量相对于指向矢的适当取向，颗粒可以沿着样品平面中的任何方向传输。粒子的运动方向可以通过改变场的振幅和频率来控制。该命令上的粒子的运动表现出可调的运输和微型机器人的应用是有前途的。
2021-03-01 cond-mat.soft
Buckling transition of nematic gels in confined geometry
用偏振光显微镜观察了单畴液晶凝胶薄层的自发屈曲转变。液晶溶剂的取向有序和交联聚合物主链的平移有序之间的耦合有助于这种屈曲转变。当凝胶从较高的凝胶化温度冷却下来时，由于双折射介晶变得更加有序，聚合物主链倾向于沿着平行于双折射指向矢的方向伸长，该方向在实验装置中垂直于刚性玻璃表面。这种受限凝胶样品的形状变化导致聚合物网络的自发屈曲和液晶指向矢的空间调制，这是观察到的条纹图案。用不稳定性分析解释了这种转变，并用液晶凝胶的橡胶弹性理论定性地解释了临界场、条纹波长和温度之间的关系。
2009-10-17 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
Analytical calculation of the Stokes drag of the spherical particle in a nematic liquid crystal
作为研究粒子在各向异性液体中运动的一种方法，我们解析地研究了球形粒子在液晶中的Stokes阻力。在一般各向异性情况下，球粒子的斯托克斯阻力是用多极子表示的。在弱锚定的情况下，我们使用众所周知的分布的弹性指向矢场周围的球形粒子。在强锚定的情况下，也可以通过将颗粒的尺寸修改为变形涂层的尺寸来使用多极膨胀。对于零锚定（均匀指向矢场）的情况，我们发现沿着指向矢$η_{\parallel}$和垂直方向$η_{\perp}$的粘度几乎相同，这是相当合理的，因为在这种情况下，液体表现为各向同性。在非零锚定的情况下，一般比率$η_{\parallel}/η_{\perp}$约为2，这是实验观察所满足的。
2014-03-06 cond-mat.soft
