On the Disclination Lines of Nematic Liquid Crystals
液晶中的缺陷具有重要的实际意义和理论意义。尽管人们做了大量的工作，但在各种拓扑约束和外场条件下预测缺陷的位置和转变仍然是一个挑战。在Landau-de Gennes模型下，研究了不同边界条件下三维球形液滴和二维圆盘中的双折射液晶缺陷图案。我们实现了一个频谱方法，数值求解朗道-德热内模型具有高精度，这使我们能够研究详细的静态结构的缺陷。我们观察到五种类型的缺陷结构。其中1/2向错线是低温下最稳定的结构。受数值结果的启发，我们解析地得到了向错线的轮廓。此外，还讨论了Landau-de Gennes模型和Oseen-Frank模型下缺陷模式的联系和区别。最后，本文从四个方面总结了朗道-德热纳理论中缺陷的一些重要特征。这项工作是一个持续的努力，以加深我们对缺陷模式的理解，在液晶液晶。
2014-08-25 cond-mat.soft math-ph math.MP
Woven Nematic Defects, Skyrmions and the Abelian Sandpile Model
我们发现，一组固定的编织缺陷线在一个液晶的支持一组非奇异的拓扑状态，可以映射到经常性的稳定配置的阿贝尔沙堆模型或芯片射击游戏。两个模型之间的局部Skyrmion通量和沙堆高度的物理对应。使用玩具模型的弹性能量，我们检查的结构的能量极小值的拓扑类的函数，并表明系统承认域壁Skyrmion孤子。
2018-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Chiral, Topological, and Knotted Colloids in Liquid Crystals
本文综述了液晶中手性、拓扑及纽结胶体粒子的研究，探讨了低对称性胶体表面诱导的拓扑指向矢场与缺陷，揭示了其相互作用产生的新物理行为，并展望了拓扑主导的自组装应用及数学拓扑学意义。
2024-10-11 cond-mat.soft
Instabilities, defects, and defect ordering in an overdamped active nematic
我们考虑一个唯象连续理论的可扩展的，过阻尼的主动液晶，适用于在密集的制度。从一般原理构建，理论是普遍的，与任何特定的微观实现独立的参数。我们发现，它表现出弯曲不稳定性类似于在主动悬架，导致扩散的缺陷。我们发现三个不同的非平衡稳态：一个缺陷有序的双极型，其中$+\frac{1}{2}$向错发展极序，一个起伏的双极型状态，没有缺陷，和一个动荡的缺陷双极型。我们表征这些阶段的现象学，并确定这种理论描述的关系，实验实现和其他理论模型的活性向列相。
2015-06-10 cond-mat.soft
Homotopy classification of knotted defects in ordered media
Yokohama National University（横滨国立大学）；Tokyo Institute of Technology（东京工业大学）；Hiroshima University（广岛大学）；Keio University（庆应义塾大学）
本文提出了一种基于同伦理论对有序介质中结状缺陷进行分类的方法，通过四元数群Q的子群结构和共轭类分析，实现了对缺陷的系统分类。
2024-08-03 cond-mat.soft math.GT
Coupling topological defect phase to extrinsic curvature in nematic shells
在二维向列学中，拓扑缺陷是具有电荷和相位的点状奇点。本文研究了圆柱体表面上的曲面纹理中的拓扑缺陷。这使我们能够隔离外部曲率对拓扑缺陷结构的影响。通过最大限度地减少与扭曲的能量在一个缺陷的核心周围的指向矢，我们表明，相位的拓扑缺陷耦合到圆柱体的取向。这种耦合取决于与双折射指向矢的张开、弯曲和扭曲变形相关联的相对能量成本。当扭曲变形占主导地位时，我们确定了缺陷相的双稳态。最后，我们展示了一个类似的效果为整数电荷拓扑缺陷。
2022-05-09 cond-mat.soft
Dynamics of defects in active nematics
通过缺陷核和远场解的渐近匹配，研究了薄有源介质层中的缺陷动力学。二维标量场模型和复标量场模型之间的对应关系使分析变得容易。自推进和拓扑相互作用被确定为缺陷运动的主要驱动因素，超过了被动回流和主动流引起的其他缺陷的影响。
2013-08-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Geometry of Bend: Singular Lines and Defects in Twist-Bend Nematics
我们描述的扭曲弯曲的扭曲液晶的基本简并，我们称之为$β$线的弯曲畸变的几何形状。这是一类新的线状拓扑缺陷。我们用它们来构建和修饰新的结构，包括晶界和焦锥近晶状缺陷，Skyrmions和打结的merons。我们分析了它们的局部几何和全局结构，表明它们与任何表面的相交是Skyrmion数的两倍。最后，我们演示了如何任意结和链接可以创建和描述他们的merons，给一个新的几何角度的Skyrmions的细分。
2020-06-18 cond-mat.soft
Stability of the melting hedgehog in the Landau-de Gennes theory of nematic liquid crystals
本文在Landau-de Gennes双折射液晶模型的框架下，研究了涡旋缺陷（所谓的“熔化刺猬”）对应的径向对称解的稳定性。我们证明了在临界过冷温度附近的温度制度的任意$Q$张量值扰动下的熔化刺猬的局部稳定性。作为我们的方法的结果，我们也重新发现的涡缺陷的稳定性损失在深涡制度。
2014-04-07 cond-mat.soft math-ph math.AP
Curvature-guided topology and self-assembly in chiral nematics and liquid-crystal colloids
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Renewable Energy Laboratory（国家可再生能源实验室）；Hiroshima University（广岛大学）；Universidade de Lisboa（里斯本大学）
综述了液晶胶体和受限向列相中曲率如何产生拓扑缺陷和孤子结构，并基于亏格、欧拉特征、锚定和手性提出统一框架，探讨其在自组装和功能材料中的应用。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nematic order condensation and topological defects in inertial active nematics
不同长度尺度的生命物质表现出取向有序、拓扑缺陷和主动湍流等主动湍流特征。利用数值模拟，我们调查的影响，流体惯性集体斑图形成在积极的向列相。我们表明，由于减少粘度的惯性效应的增量增加，导致在逐步熔化的拓扑缺陷密度增加的前一个不连续的过渡到涡凝聚态的顺序。在足够低的粘度下出现的涡旋凝聚态与巨涡旋内的三阶凝聚和拓扑缺陷密度的下降相一致。我们进一步表明，流场周围的拓扑缺陷的惯性效应的影响很大。此外，我们证明了动能谱对惯性效应的强烈依赖性，恢复了涡旋凝聚相内的Kolmogorov标度，但没有发现在较高粘度下的普适标度的证据。研究结果揭示了活性向列湍流的新复杂性，并强调了活性颗粒在流动和取向组织中的活性和惯性效应之间的重要串扰。
2022-06-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active nematic defects in compressible and incompressible flows
本文研究了在有无不可压缩约束下主动流驱动下基底上主动薄膜的动力学行为，通过数值模拟和理论分析，我们发现主动薄膜在可压缩情况下是稳定的，而在不可压缩约束下则变得不稳定。对于可压缩流在足够高的活动，稳定的拱组织成一个近晶状的模式，这会导致相关的全球极性有序的$+1/2$的缺陷。相比之下，发散自由流动引起的局部的$+1/2$缺陷，由相邻缺陷的反对齐对，如在以前的研究中建立的顺序。
2022-10-28 cond-mat.soft
On the deflection of light by topological defects in nematic liquid crystals
通过建立几何模型，研究了温度、波长等可控参数对含拓扑缺陷液晶中光场轨迹的影响。该模型结合了现象学的细节，如折射率如何依赖于这些参数。拓扑缺陷引起的光偏转在较低的温度和较短的波长下更大。
2008-03-04 cond-mat.soft
Topological defects lead to energy transfer in active nematics
通过数值模拟研究活性向列相缺陷混沌中的能量转移机制，发现其由缺陷产生与湮灭过程中取向和有序度变化的交换驱动，并揭示了弯曲壁的类似作用。
2025-11-06 cond-mat.soft
Defects in active nematics: algorithms for identification and tracking
对活性向列相的日益增长的兴趣和生物学中拓扑缺陷相关性的新证据要求可靠的数据分析工具来识别、分类和跟踪模拟和显微镜数据中的此类缺陷。在这里，我们提供这样的工具，并证明了两个例子，在一个活跃的湍流状态，在一个活跃的线虫动力学模型和新兴的多相场模型，缺陷速度的统计数据与实验结果进行比较的可能性。所考虑的工具，这是基于物理和数据驱动，相互比较。
2020-02-07 cond-mat.soft
Abelian-Higgs-Navier-Stokes Hydrodynamics for Nematic Films with Defects
本文提出了一种新的单轴向液晶薄膜缺陷流体力学理论。引入了一个包含屏蔽的规范场，得到了具有二维阿贝尔-希格斯模型形式的静态弹性自由能。流体动力学方程通过de~Groot和Mazur的标准方法导出。通过工作在附近的Bogomol'nyi方程的缺陷中心运动的后果进行了概述。
1998-11-24 cond-mat.soft
Defect dynamics in active nematics
拓扑缺陷是液晶的独特特征。它们通过以不可避免地需要用任何局部变形集都无法实现的全局变化的方式约束取向结构来深刻地影响流体的粘弹性行为。在有源双折射液晶中，拓扑缺陷不仅决定指向矢的全局结构，而且还作为局部运动源，表现为自推进粒子。在这篇文章中，我们提出了一个详细的分析和数值研究的拓扑缺陷的机制，在有源双液晶。
2014-03-26 cond-mat.soft
Analytical model for the motion and interaction of two-dimensional active nematic defects
该研究开发了二维活性向列相缺陷速度的近似解析模型，结合向列相液晶拓扑缺陷速度结果与活性向列相缺陷流场，考虑长程相互作用与取向耦合，通过线性近似实现两体相互作用处理，能解析预测缺陷束缚态、吸引作用及轨迹等，补充了相关研究。
2024-11-26 cond-mat.soft
Bi-defects of Nematic Surfactant Bilayers
我们考虑了在平坦双分子膜中两个单分子膜的取向顺序之间的耦合的影响。我们发现，一个双层上的拓扑缺陷的存在下产生的两个单层上的非平凡的取向纹理。因此，不能考虑一个单层上的孤立缺陷，而是考虑任一单层上的相关缺陷对，我们称之为双缺陷。双缺陷通常产生壁，使得两个单层的纹理在壁外部是相同的，而在其内部是不同的。我们建议一些实验条件下，这些结构可以观察到。
1998-06-18 cond-mat.soft
Orientational order of motile defects in active nematics
对平衡态液晶的研究使人们对有序材料的性质有了基本的了解，并使人们对显示技术等实际应用有了新的认识。活性向列相是一种完全不同的液晶，通过其组成的棒状粒子的自主运动而脱离平衡。这种内部产生的活动为拓扑缺陷的持续产生和湮灭提供动力，这导致复杂的流动，其混沌动力学似乎破坏了长程序。在这里，我们在活性向列体的实验和计算实现中研究这些动力学。通过跟踪基于微管的活性向列相的厘米级距离上千个缺陷，我们确定了一个非平衡相，其特征在于系统跨越取向顺序的缺陷。尽管缺陷的生命周期只有几秒钟，但这种紧急顺序持续了几个小时。在粗粒度模拟中观察到类似的动力学结构，表明缺陷有序相是活性向列相的一般特征。
2015-07-09 cond-mat.soft
Defect order in active nematics on a curved surface
本文研究了非本征曲率对限制在圆柱表面的二维主动湍流的影响。圆柱表面没有内曲率，只有外曲率。在这种情况下，平行于圆柱体的长轴的最小主曲率会对非本征曲率做出反应。当向列相足够活跃时，取决于活跃应力的性质，存在由弯曲或张开不稳定性引起的缺陷扩散。圆柱体的外在曲率破坏了这一过程的旋转对称性，这意味着缺陷是平行于圆柱体还是垂直于圆柱体产生的，这取决于活动的圆柱体是收缩的还是伸展的。
2020-02-15 cond-mat.soft
Topological defects and geometric memory across the nematic-smectic A liquid crystal phase transition
我们研究了自组织缺陷阵列在向列-近晶A型液晶相变的转变，并表明这些缺陷配置是相关的，或“记住”，跨越相变。通过空气界面和水基底对热致液晶薄膜进行混合锚定，并在偏光显微镜下观察。当从近晶A加热到100 ℃时，焦锥域的堆积熔化成密集的boojums阵列-表面缺陷-然后通过对湮灭变粗。借助Landau-de Gennes数值模拟，我们阐明了这种转换的拓扑和几何规则。在过渡到smectic-A，我们表明，焦锥域包装组织在大尺度上的图案，保留了几何记忆的的mooboojum配置，这可以恢复显着的保真度。
2019-04-11 cond-mat.soft
Defect Dynamics in Active Polar Fluids vs. Active Nematics
拓扑缺陷在二维主动向列相中起着关键作用，在二维主动极性流体中起着瞬态作用。本文研究了强序极限和过阻尼可压缩流动条件下二维活性极性流体中缺陷的瞬态和长期行为，并将缺陷动力学与最近研究的相应活性向列相模型进行了比较。一个结果是非中心的缺陷对之间的相互作用，为活跃的极性流体，并通过扩展我们的分析，使定向动态的缺陷，我们发现，$+1$缺陷的方向，不像$\pm 1/2$缺陷在活跃的向列相，不锁定缺陷的位置和放松的星。此外，使用缩放参数，我们解释了瞬态功能的活性极性缺陷，并表明，在稳定状态下，活性极性流体是没有缺陷或由一个单一的星。我们认为，收缩（extensile）的积极主动的电子系统，$+1$涡（星）应该出现的一对$+1/2$缺陷，这是最近观察到的束缚态。此外，与极性的情况下，我们表明，对于活跃的向列相，一个线性链的$+1/2$缺陷对等间距的束缚态可以屏蔽的活动项。这两种模型的共同特征是稳态下出现$+1$缺陷（极性中的元素和极性中的复合）。
2020-09-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Multi-defect Dynamics in Active Nematics
最近的实验和数值研究引起了人们对主动向列相动力学的关注。二维主动向列相流自发地表现出时空混沌流与扩散的拓扑缺陷的纹理。有人提出，主动向列相的动力学可以理解为相互作用的缺陷的动力学，由主动应力推动。以前的工作已经推导出有效的运动方程的个别缺陷作为准粒子移动的平均场所产生的其他缺陷，但一个有效的理论管理多缺陷动力学仍然遥不可及。在本文中，我们研究了强序极限和过阻尼可压缩流的二维主动向列动力学。活性诱导的缺陷动力学被制定为一个扰动的准静态织构明确参数化的缺陷位置的歧管。这使得有可能得到一组耦合的常微分方程缺陷（因此纹理）的动态。有趣的是，由于与单个缺陷相关的纹理的非正交性，它们的运动通过位置相关的“集体迁移率”矩阵耦合。除了熟悉的积极自我推进的$+1/2$缺陷，我们得到新的集体效应的活动，可以解释在非中央和非互惠的相互作用的缺陷。
2020-07-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
The role of fluid flow in the dynamics of active nematic defects
我们适应Halperin-Mazenko形式主义来分析二维主动向列相耦合到一个通用的流体流动。控制流体动力学方程导致的演化规律的拓扑缺陷和它们相应的密度场。我们发现，$\pm 1/2$缺陷是由当地的流体流动，并通过与流动剪切速率耦合的取向。在过阻尼和可压缩的限制，我们恢复了先前获得的主动自推进的+1/2缺陷。非局部流体动力学效应主要对不可压缩流动是重要的，对于不可压缩流动，不可能仅为了局部缺陷极化而消除流体速度。对于电荷相反的两个缺陷的情况下，非局部流体动力学相互作用介导的非互易的压力梯度力。最后，我们推导出耦合到任意（可压缩或不可压缩）流体流的缺陷气体的连续方程。
2020-12-05 cond-mat.soft
Properties of twisted topological defects in 2D nematic liquid crystals
拓扑缺陷是液晶最显著的特征之一。在二维向列学中，它们已被证明有效地表现为具有电荷和取向的粒子，这决定了它们的相互作用。在这里，我们研究“扭曲”的缺陷，具有径向依赖的取向。我们发现，扭曲可以部分放松，通过创建和湮灭的缺陷对。通过求解缺陷运动方程和计算缺陷上的力，我们确定了四个不同的元素，管理相互作用的拓扑缺陷的相对弛豫运动，即吸引力，排斥力，共同旋转和共同平移。这些影响的相互作用可能导致复杂的缺陷轨迹，这可以通过设置相关的时间尺度来控制。
2021-07-12 cond-mat.soft
Line defects in nematic liquid crystals as charged superelastic rods with negative twist--stretch coupling
本研究将向列液晶中的线缺陷建模为超弹性杆，通过理论、模拟和实验测量其弹性模量，发现负扭转-拉伸耦合，并建立有效弹性理论以理解其变形。
2023-12-22 cond-mat.soft
Instabilities and Topological Defects in Active Nematics
我们研究了一个可扩展的活动湍流的连续介质模型，表明中尺度湍流的发展分为两个阶段：（i）有序区域经历一个内在的流体动力学不稳定性，产生壁，强弯曲变形线，（ii）壁通过形成相反电荷的缺陷对而松弛。缺陷对的产生和湮灭都使经历进一步不稳定的双稳态区域恢复，从而导致动态稳定状态。我们比较这与发展的主动湍流在一个收缩的积极的心脏。
2013-12-17 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
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
Defect configuration of an active nematic around a circular obstacle
Kyushu University（九州大学）
本文研究了活性向列相在圆形障碍物周围的缺陷配置，通过数值模拟和理论计算揭示了活性流场对缺陷行为的影响，为细胞种群行为研究提供了新视角。
2026-01-08 cond-mat.soft
Defect Spirograph: Dynamical Behavior of Defects in Spatially Patterned Active Nematics
活性液晶中的拓扑缺陷可以通过引入活性梯度来限制。在这里，我们研究了两个缺陷的动力学行为，由一个尖锐的活动梯度，分离的主动圆形区域和周围的被动dielectric材料。连续模拟被用来解释如何之间的相互作用，能量注入到系统中，流体动力学相互作用，和摩擦力支配的动态拓扑所需的自推进$+1/2$缺陷。我们的研究结果是合理的，在活动和摩擦阻尼强度方面的缺陷的动态响应的相图。基础相图的不同区域对应于不同的动力学模式，即不动缺陷（ID）、缺陷的稳定旋转（SR）、弹跳缺陷（TB）、弹跳巡航缺陷（BC）、跳舞缺陷（DA）和具有不规则动力学的多个缺陷（MD）。这些动态提高了产生用于微流体应用的同步缺陷阵列的前景。
2021-05-23 cond-mat.soft
Nematic topological defects in the presence of axisymmetric fluid flow
最近的数值模拟的盖子驱动的腔流的一个液晶已经发现的动力学行为，拓扑缺陷旋转的中心的流体涡诱导的盖子运动。通过考虑一个更简单的几何形状的无限系统的轴对称流体流动，我们表明，埃里克森-莱斯利线虫动力学方程的董事可以精确求解。该解决方案表明，任何配置的缺陷将平流的流体流，与缺陷旋转的流体涡流的中心与流体的角速度。
2012-09-21 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
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
Defects in nematic membranes can buckle into pseudospheres
生物膜是具有嵌入的取向有序的片材，其可以出现在生物细胞、液晶膜、人造材料和其它软物质系统中。通过制定的自由能的张量收缩微分几何，我们阐明了弹性项允许的对称性，并指出从hexatic膜的差异。我们发现，在取向场的拓扑缺陷，可以导致薄膜屈曲超过一个大小设置的表面张力和面内弹性之间的竞争。在没有弯曲刚度的情况下，所得到的形状是普遍的，称为抛物伪球或旋转轨迹球。弯曲成本反对这种屈曲，并以可预测的方式修改形状。特别是，各向异性刚度的薄膜导致不同形状的星状和涡流缺陷，在原则上使特定的耦合测量的薄膜。
2007-10-31 cond-mat.soft
Edge pinning and transformation of defect lines induced by faceted colloidal rings in nematic liquid crystals
向列型胶体在取向有序的液晶基质流体中表现出多种多样的由胶体粒子引起的拓扑缺陷和结构。这些缺陷和场的配置定义弹性相互作用和介质介导的自组装，以及作为模型系统，在利用丰富的拓扑结构和几何形状的胶体表面之间的相互作用，磁场，和拓扑奇异性引起的颗粒在磁散装和向列型胶体界面。在这里，我们展示了形成四分之一强度的表面钉扎向错，以及各种各样的导演场配置与分裂和重新连接的奇异缺陷线，促使胶体颗粒与尖锐的边缘和尺寸大到足以定义强边界条件。使用的例子面的环形粒子的属g = 1，我们探讨的缺陷线之间的位置迁移的大部分的主体边缘钉扎位置在粒子的表面，反之亦然，显示出这种行为是符合拓扑约束定义的数学定理。我们讨论了如何改造的体积和表面缺陷线引起的多面胶体可以丰富的多样性的弹性介导的胶体相互作用，以及如何这些发现可能会影响其控制的可重构的自组装的前景，在crosshosts。
2016-12-27 cond-mat.soft
Topological defects and the short-distance behavior of the structure factor in nematic liquid crystals
从理论上研究了含有拓扑缺陷的双折射系统中波矢幅值k较大的光的光的散射。在大k时，结构因子S（k）主要由幂律贡献所支配，幂律贡献来自与拓扑缺陷相关的奇异序参数变化和指向矢的横向热涨落。这些缺陷（双向错和刺猬）导致形式为rho A k^{-xi}（"Porod尾“）的贡献，其中rho是给定类型缺陷的数密度，A是无量纲Porod振幅，xi是整数值Porod指数。的Porod振幅和指数计算的所有类型的拓扑稳定的缺陷发生在单轴和双轴向列在两个或三个空间维度。的范围内的波矢量的散射强度的贡献，由于缺陷占主导地位的贡献，由于热波动的估计，它的结论是，对于实验上可访问的缺陷密度的范围内的可观测性的Porod尾部扩展超过一个到三十年的散射波矢量的大小k。分析了现有的单轴向列相序实验结果，并提出了我们的研究结果的应用程序的光散射研究的其他系统包含大量的缺陷。
1998-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological Rigidity and Non-Abelian defect junctions in chiral nematic systems with effective biaxial symmetry
本文研究由四元数群Q_8支配的手性向列相缺陷结构，揭示非阿贝尔缺陷代数导致束缚缺陷对的拓扑刚性和三价结网络的形成，并通过实验、解析与数值模拟加以验证。
2024-10-25 cond-mat.soft
Eppur si muove: Shape of topological defects -- and consequent motion -- in active nematics
CY Cergy Paris Université（塞吉-蓬图瓦兹CY大学）；CEA, CNRS Université Paris-Saclay（法国原子能与替代能源委员会，CNRS巴黎萨克雷大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Laboratoire Jean Perrin, Sorbonne Université and CNRS（让·佩兰实验室，索邦大学和CNRS）
该研究揭示了活性向列相中拓扑缺陷的形状与其自我推进速度的关系，挑战了传统假设并提供了新的理论预测。
2026-02-16 cond-mat.soft
Bivalent defect configurations in inhomogeneous nematic shells
本文从理论上研究了含两对表面缺陷的双折射液晶壳层的指向矢场和能量。缺陷对可以在最大分离的配置与缺陷被限制在最薄半球的状态之间经历突然转变。我们构建了一个相图，映射出的稳定性和共存的这两种配置作为壳厚度和厚度不均匀性的函数。我们的研究结果与实验观察到的双乳液液滴的转变，并解释其滞后特性。
2012-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Curvature controlled defect dynamics in topological active nematics
我们研究的时空模式时，出现一个积极的反式薄膜是拓扑约束。这些拓扑约束允许控制主动系统的非平衡动力学。我们考虑椭球形状，由此产生的缺陷是1/2向错，并分析它们的位置和动力学和局部几何性质的椭球之间的关系。我们强调两个动态模式：一个可调的周期性状态，振荡的两个缺陷之间的配置的球形形状和一个可调的旋转状态扁球体。我们进一步证明了缺陷和高高斯曲率和脐点之间的关系，并指出了自推进粒子的缺陷的粗粒度描述的限制。
2017-03-10 cond-mat.soft
Topological and geometric decomposition of nematic textures
定向介质，如液晶和铁磁体，其特征在于它们的拓扑稳定的缺陷在方向顺序。在向列相学中，边界条件和表面处理的夹杂物往往会产生复杂的结构，难以分类。向列相中点缺陷的拓扑电荷符号定义不明确，单独观察时不能保证其可加性。我们演示了如何通过识别和计数满足简单几何规则的纹理部分来确定复杂缺陷结构的拓扑电荷。我们引入了一个参数称为缺陷秩，并表明它对应于什么是直观地认为是一个点电荷的基础上的属性的导演场。最后，我们讨论了自由能约束在缺陷秩分类有效性中的作用。
2012-01-20 cond-mat.soft
Orientational correlations in active and passive nematic defects
本文研究了活性液晶中+1/2向错取向有序的出现。使用理论和实验相结合的方法，我们表明，+1/2向错有短程反铁磁排列，作为一个结果的弹性扭矩来自他们的极性结构。然而，中间-1/2向错的存在将这种相互作用从反对准转变为在小于相似符号缺陷之间的典型距离的尺度上的对准。没有观察到长程取向顺序。引人注目的是，这些效应对材料特性不敏感，并且在性质上与被动向列型液晶中的缺陷相似。
2021-11-05 cond-mat.soft
Defect Kinematics in 2D Nematics: Contributions from Surface Topology, Intrinsic and Extrinsic Geometry, Solitons, Defect Orientations, and Elastic Anisotropy
School of Physics, UNSW（新南威尔士大学物理学院）；EMBL Australia Node in Single Molecule Science, School of Medical Sciences, UNSW（UNSW医学院单分子科学澳大利亚EMBL节点）；ARC Centre of Excellence for the Mathematical Analysis of Cellular Systems, UNSW Node（UNSW节点，ARC细胞系统数学分析卓越中心）
本文通过几何场论研究了向列介质中载电拓扑缺陷的粒子状动力学，揭示了表面拓扑、内在几何、拓扑孤子、缺陷取向和弹性各向异性对缺陷动力学的影响。
2026-05-21 cond-mat.soft
Active nematic defects and epithelial morphogenesis
受最近的实验，突出的作用，上皮组织的形态发生中的缺陷，我们开发了一个最小的框架，以研究动态的主动曲面驱动的纹理。允许表面通过弛豫动力学的发展导致了一个理论连接的缺陷动力学，细胞分裂率和高斯曲率。大的正（负）曲率和正（负）生长区域与正（负）缺陷共存。将此框架应用于体外环境中培养的小鼠神经祖细胞（NPC）的动态，我们发现细胞在阳性缺陷处积累，在阴性缺陷处耗尽。与此相反，应用这一动态的基础海洋无脊椎动物\emph{Hydra}在体内设置，我们表明，活动稳定的绑定$+1$缺陷状态，通过创建一个初期的触角，而绑定$+1$缺陷状态包围两个$-1/2$缺陷可以创建一个固定的环形配置的触角，与观察一致。
2021-06-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Simulating defect textures on coalescing nematic shells
两个相互接触的壳层聚结，以降低它们的界面张力。该过程通过形成液体颈状桥来进行，封装的流体流过该液体颈状桥。在这种拓扑转变之后，我们研究了缺陷织构随组合壳形状的演变。通过改变壳层的尺寸，我们对偶极子的指向矢场和缺陷价进行了准静态研究。制度被发现存在的积极和消极的缺陷，由于在颈部的大负高斯曲率。使用大规模的计算机模拟，我们确定如何湮灭缺陷对聚结壳的选择，并在湮灭发生的聚结阶段。
2013-09-18 cond-mat.soft
Chirality-Biased Point Defects Dynamics on a Disclination Line in a Nematic Liquid Crystal
手性添加剂的液晶可以改变点缺陷的动力学向错线上移动。它们对缺陷施加恒定的力，导致它们之间的距离在长时间内呈双峰分布。在手性添加剂存在下缺陷系统的演化提供了一个非常直接的证据，证明了在大距离处缺陷之间存在排斥力。我们发现，添加足够量的手性化合物从系统中删除所有的点缺陷。研究了手性化合物S811（Merck公司）掺杂8 CB（4-n-辛基-4 '-氰基联苯）体系的反应过程。和计算机模拟。
2007-10-24 cond-mat.soft
Topological defect-propelled swimming of nematic colloids
拓扑缺陷的非平衡动力学可以作为微观活性物质的基本推进机制。在这里，我们展示了游泳的拓扑缺陷推动的胶体粒子（被动）通过实验和数值模拟流体。在外部磁场中，胶体旋转驱动拓扑缺陷的动态游动，导致周期性缺陷重排，从而推动粒子。游动速度由胶体的角速度、旋转方向和缺陷极性决定。通过控制它们，我们可以使粒子沿着不同的轨迹运动。我们展示了散射-也就是说，有效的对相互作用-我们的两个缺陷推动的游泳者，我们表明是高度各向异性的，并取决于缺陷中风的微观结构，包括局部缺陷拓扑结构和极性。更一般地说，这项工作的目的是开发仿生活性物质的基础上的拓扑结构的相关性。
2021-09-29 cond-mat.soft
Nematic cells with defect-patterned alignment layers
使用蒙特卡罗模拟的Lebwohl-Lasher模型，我们研究了在一个取向盒的顶部和底部表面图案化与晶格的$\pm 1$点拓扑缺陷的晶格间距$a$的指向矢排序。我们发现，该顺序的关键取决于细胞$H$的高度比$a$。当$H/a \gtrsim 0.9$的系统是非常好的-有序和挫折感引起的缺陷的晶格是缓解的网络的半整数缺陷线出现的点缺陷和拥抱的顶面和底面的细胞。当$H/a \lesssim 0.9$时，系统是无序的，并且半整数缺陷线穿过顶表面和底表面上的单元连接点缺陷。我们提出了一个简单的物理参数的缺陷线的长度来解释这些结果。为了便于最终与实验系统的比较，我们还模拟光学纹理和研究开关行为的存在下，一个电场。
2007-08-29 cond-mat.soft
Hydrodynamics of topological defects in nematic liquid crystals
我们发现回流，序参量和速度场之间的耦合，有一个显着的影响缺陷的运动在双折射液晶。特别是缺陷的速度可以强烈地依赖于在两个维度的拓扑强度和在三维方向上的核心的旋转方向。
2002-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cross-talk between topological defects in different fields revealed by nematic microfluidics
拓扑缺陷是物质场中的奇点，在一系列系统中起着至关重要的作用：从宇宙微波背景极化到超导体和生物材料。虽然拓扑缺陷及其相互作用已被广泛研究，但对不同领域中缺陷之间的相互作用知之甚少-特别是当它们共同进化时-在同一物理系统中。在这里，使用微流控技术，我们研究了在两个不同的材料场-速度场和分子取向场的拓扑缺陷的串扰。具体来说，我们产生不同的拓扑电荷的流体动力学停滞点在星形微流体连接点的中心，然后与新兴的拓扑缺陷在定向场的方向性导演。我们结合实验，分析和数值计算，以证明给定的拓扑电荷的流体动力学奇异性可以成核相等的拓扑电荷的双缺陷，并证实了这一点，通过创建$-1$，$-2$和$-3$拓扑缺陷在$4-$，$6-$，和$8-$臂结。我们的工作是试图了解由明显的多场拓扑结构所支配的材料，其中不同的拓扑承载场耦合在一起，并协调一致地确定材料的特性和响应。
2017-10-04 cond-mat.soft
Activity gradients in two- and three-dimensional active nematics
我们数值研究如何在二维和三维的空间变化的伸缩性主动应力影响散装主动的双折射系统。在没有缺陷的情况下，活性梯度驱动流动，其重新定向磁指向矢场，从而充当有效的锚定力。在高活性下，产生缺陷，并且系统过渡到活性湍流，一种以强涡度为特征的混沌流状态。我们发现，在二维（2D）系统中的主动扭矩鲁棒地对齐$+1/2$缺陷平行于活动梯度，缺陷的头部指向收缩区域。在三维（3D）主动向列学中，由于作用在线段上的主动转矩，向错线优先位于垂直于活动梯度的平面中。缺陷结构在垂直于线切线的平面中的平均取向取决于缺陷类型，其中楔形$+1/2$缺陷平行于活性梯度排列，而扭曲缺陷反平行排列。了解活性体液对活性梯度的反应是将物理理论应用于生物学的重要一步，其中活性应力的空间变化影响发育中胚胎的形态发生过程，并影响生长中细胞聚集体（如肿瘤）的流动和变形。
2022-06-13 cond-mat.soft
Hierarchical defect-induced condensation in active nematics
本文通过自推进聚合物模拟与流体动力学理论，揭示相分离活性向列相中由条带相互作用产生的 ${-1/2}$ 凝聚缺陷及弧形结构。
2023-07-08 cond-mat.soft
Defect-polymorphism controlled electrophoretic propulsion of anisometric microparticles in a nematic liquid crystal
胶体粒子的非平凡形状在液晶中产生复杂的弹性变形和拓扑缺陷，并在控制其通过介质的电泳推进中起关键作用。在这里，我们报告的缺陷和不等轴（雪人形）的电介质颗粒的电泳输运的实验结果进行了一个交变的电场垂直于液晶的导演。我们表明，形状不对称性引起的缺陷多态性的成核点或环缺陷在多个位置上的颗粒和控制的方向以及电泳推进的大小。我们的研究结果揭示了在微流体、受控传输和组装中应用的液晶中转移微粒的新自由度。
2022-01-23 cond-mat.soft
