Critical splay fluctuations and colossal flexoelectric effect above non-polar to polar nematic phase transition
最近发现的具有极性有序的铁电液晶(铁电液晶)引起了人们极大的兴趣。尽管进行了深入的研究,但这种液晶的几种物理性质仍有待研究和理解。本文报道了极性双折射(NF)液晶的双折射和释电系数的实验研究。我们的实验直接揭示了倾斜角起伏对双折射的影响在非极性(N)到极性双折射(NF)的相变温度以上几度,由倾斜角起伏得到的热容指数接近于绝热扫描量热法测量的值。的非极性α相的挠曲电系数示出了幂律依赖于温度。我们的研究结果表明,强耦合的splay波动与电极化的强度,降低splay弹性常数,从而提高挠曲电系数。这些结果对于今后的应用以及理解铁电液晶中的所有预转变效应是重要的。
2022-11-24 cond-mat.soft
A Microscopic Estimation of the Splay Elastic Constant K11 for Nematic Liquid Crystals
本文发展了向列相液晶展曲弹性常数 K11 与永久分子矩关系的理论,通过计算相邻分子间静电能密度,实现了具有正确数量级的 K11 微观估计。
2024-06-27 cond-mat.soft
Saddle-splay elasticity and field induced soliton in nematics
Freedericksz跃迁的对称性破缺,当一个均匀排列的π态被一个均匀或周期性畸变的π态取代时,已经被广泛研究过。本文分析了在高于Freedericksz阈值的磁场存在下,鞍展弹性对液晶非线性基态的影响。我们确定了扭结孤子在垂直于孤子初始平面的波矢扰动下线性不稳定时的分岔点。只有当鞍展弹性常数与向列相的弹性模量之比在一常数近似下大于临界值时,才会发生这种失稳|K_{24} /K|>0.707。
2012-03-27 cond-mat.soft
Splay--density coupling in semiflexible main-chain nematic polymers with hairpins
我们建立了一个宏观描述的splay-密度耦合在半柔性的主链聚合物与发夹,使用矢量连续性约束的“恢复”极序的链切线和引入链backfolds(发夹)作为其新型的来源,除了链端。我们把这两种类型的源作为一个统一的基础上的两个理想气体的混合物与固定的组成。执行详细的蒙特卡罗模拟的“软”蠕虫状链可变长度和灵活性的单畴熔体,我们通过他们的结构因素表明,链回折削弱的splay-密度耦合,并演示如何这种削弱可以始终量化的宏观层面上。我们还探讨和讨论了偏离非相互作用气体理想化的链端和回折。
2018-11-14 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
Note: Formation of the nematic splay-bend in two-dimensional systems of bow-shaped particles
最近,Tavarone等人(J.Chem.Phys.143,114505(2015))讨论了由三根针组成的锯齿形和弓形颗粒的相行为。作者提出了非常有趣的结果,广泛的蒙特卡罗模拟与周期性的边界条件,在恒定的NVT和恒定的NPT合奏。除了各向同性、非晶相和近晶相之外,他们还确定了一种调制的非晶相,这实际上是非晶核系统长期预期的展曲-弯曲相($N_{SB}$)(Europhys. Lett. 56,247(2001))。他们还用平均场近似下的密度泛函理论描述了各向同性-向列相和向列相-近晶相的转变。但是,作者没有提供$N_{SB}$的理论描述。在这里,我们提出了一个简单的理论相变的$N_{SB}$阶段,以填补空白。在我们的研究中,我们使用Onsager型密度泛函理论与完美的顺序近似和调制结构的Meyer参数化。我们提出的结果为任意比例的中心和侧段的长度和开口角度的弓形颗粒。
2018-02-02 cond-mat.soft
On the molecular origins of the ferroelectric splay nematic phase
向列相液晶已经有一个多世纪的历史,但直到60 - 70年代,随着室温向列相的发展,它们才得到广泛的应用。极性双极性相已经被预测了很长时间,但直到最近才被实验实现。在室温下合成具有双极性有序的材料当然是具有挑战性的,并且需要对其形成机制的深入理解,目前缺乏。在这里,我们比较了两种具有相似化学结构的材料,并证明了当分子表现出极性顺序时,分子结构的细微变化能够使分子更紧密地堆积,这表明排除体积的减少是极性非极性相的起源。此外,我们建议,分子动力学模拟是分子设计的有力工具,以预测,识别和设计材料显示的极性双相及其前体双相。
2020-11-05 cond-mat.soft
Ferroelectric-ferroelastic phase transition in a nematic liquid crystal
液体中的铁电有序是物理学的一个基本问题。在这里,我们表明,铁电有序的分子的原因形成最近报道的splay的液晶相。如介电谱所示,单轴相和展曲相之间的转变具有铁电相变的特征,其通过挠曲电耦合驱动取向铁弹转变。通过二次谐波产生(SHG)成像证明了展曲相位的极性,这另外允许确定展曲调制周期为5 - 10微米的量级,也通过偏振光学显微镜证实。这些观测结果可以用朗道-德热纳类型的宏观理论定量描述。
2019-10-09 cond-mat.soft
Polarisation-driven magneto-optical and nonlinear-optical behaviour of a room-temperature ferroelectric nematic phase
极对称性破缺的若虫是软物质研究领域的最新发现之一。高自发极化率和铁电体双金属$N_{\mathrm{F}}$相的流动性使得这种材料对于未来的应用具有吸引力,并且对于基础研究具有吸引力。在这里,我们探讨的极性和机械性能的室温铁电陶瓷及其行为在磁场。我们表明,$N_{\mathrm{F}}$是不太容易受到张开变形比扭曲。强展曲刚性可以归因于避免极化展曲的极化的静电自相互作用。
2022-06-16 cond-mat.soft
Splay-bend elastic inequalities shape tactoids, toroids, umbilics, and conic section walls in paraelectric, twist-bend, and ferroelectric nematics
本文揭示展曲与弯曲弹性常数之比K_11/K_33的变化决定向列相液晶中液滴形状转变、缺陷形变模式及铁电畴壁几何,并指出单常数近似无法描述这些效应。
2024-03-16 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
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
Fourth order nematic elasticity and modulated nematic phases: a poor man's approach
本文提出了一种扩展的Frank-Oseen的弹性能的块状液晶,这是基于假设的基本变形允许在液晶的splay,扭曲和弯曲。广义弹性能是基本变形的四阶形式。研究了体自发调制或形变双折射液晶基态的存在性。该分析仅限于在没有限制表面和/或外部场的情况下的体相液晶。非形变基态只有在Frank-Oseen弹性常数为正时才是稳定的。在其中至少一个为负的情况下,基态变得变形。在弹性参数的空间中的变形状态的稳定性的分析允许表征不同类型的变形的非线性相位。其中一些是新的相变,例如预测了扭曲-展曲相变。得到了控制扭转-弯曲和张开-弯曲状态稳定性的二阶弹性常数之间的不等式。
2018-04-27 cond-mat.soft
Confinement Reveals Hidden Splay-Bend Order in Twist-Bend Nematics
Institute of Theoretical Physics and Mark Kac Center for Complex Systems Research, Jagiellonian University(雅盖隆大学理论物理研究所与马克·卡克复杂系统研究中心);International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter (WPI-SKCM²), Hiroshima University(广岛大学缠绕手性超物质可持续发展国际研究所)
研究通过约束揭示扭弯向列相中的隐藏张弯序,并展示其在受限薄片中的相变行为。
2025-10-03 cond-mat.soft
Periodic splay Fréedericksz transitions in a ferroelectric nematic
本研究针对铁电向列相NF中展曲因束缚电荷受抑制的问题,发现交变电场可引发三种极化模式,并揭示了无需自由离子的几何展曲抵消束缚电荷的机制。
2024-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statistical Mechanics of Splay Flexoelectricity in Nematic Liquid Crystals
本文提出了一个描述液晶中展曲挠曲电效应的晶格模型。在该模型中,每个晶格位置具有代表局部分子取向的自旋,并且相邻自旋之间的相互作用代表具有形状极性的梨形分子。我们进行蒙特卡罗模拟和平均场计算,以找到作为相互作用参数,温度和施加的电场的函数的行为。所得到的相图有三个相:各向同性相、双相和极性相。在双相,有一个大的展曲挠曲电效应,这发散的系统接近过渡到极性相。这些结果表明,挠曲电性是一个统计现象与极性秩序的发病。
2009-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Splay and polar order in a system of hard pear-like molecules: confrontation of Monte Carlo numerical simulations with density functional theory calculations
本研究通过Monte Carlo模拟验证硬梨形分子系统,发现与密度泛函理论预测不同,未出现长程极性或调制液晶相,仅观察到极性铁电展曲晶体。
2023-05-17 cond-mat.soft
Flexoelectricity versus Electrostatics in Polar Nematic Liquid Crystals
本文建立结合挠曲电与静电效应的理论,研究极性向列相液晶中两种效应的竞争,并预测出包含铁电、反铁电和传统向列相的相图。
2024-08-19 cond-mat.soft
Optical response of a nematic liquid crystal cell at splay-bend transition: model and dynamic simulation
我们研究了向列相液晶盒在施加电压后发生展曲-弯曲转变的动态光学响应。我们制定了一个简化的模型,同时考虑到挠曲电耦合和表面旋转粘度。通过数值求解该模型的动力学方程,计算了指向矢分布和透射率随时间的演化。我们评估的响应时间作为一个函数的一些参数表征介电和弹性各向异性,不对称的表面预倾角,锚定能,表面旋转粘度和挠曲电。
2004-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological Defects in Spherical Nematics
我们研究了局限于二维球(S^2)中的双光子系统中拓扑缺陷的组织。我们首先对S^2的切平面中的硬杆(球柱)流体系统进行蒙特卡罗模拟。球体被压缩,直到我们达到一个最大堆积密度的堵塞状态。向列相态显示出四个+1/2向错排列在一个大圆上,而不是排列在正四面体的顶点上。这是由于系统的高弹性各向异性,其中展曲(K_1)远比弯曲(K_3)软。我们还介绍和研究了S^2上弹性常数可调的晶格双折射模型,并绘制出了作为弹性各向异性函数的优选缺陷位置。我们建立了一个单参数族的简并基态在极端splay主导极限K_1/K_3 -> 0。因此,全局缺陷几何形状是可控的,通过调整相对张开弯曲模量。
2008-06-27 cond-mat.soft
Interpretation of saddle-splay and the Oseen-Frank free energy in liquid crystals
本文重新审视了液晶物理学中的一个经典问题:液晶的弹性模式是什么?该分析使用了最近的数学构造,它将指向矢梯度张量分解为四种不同类型的数学对象,分别表示张开、扭曲、弯曲和第四种变形模式。在这种结构下,Oseen-Frank自由能可以写成四种模式的平方和,鞍形张开可以被看作是体积弹性而不是表面弹性。这种解释引出了一种思考液晶物理学中先前几个结果的替代方式,包括:(1)胆甾相和蓝相之间的自由能平衡,(2)混合排列向列相单元中的指向矢变形,(3)限制在圆环或圆柱体中的非手性液晶的自发扭曲,以及(4)近晶层的曲率。
2019-01-18 cond-mat.soft
Double Splay Nematic Order in Confined Polar Fluids
Southern University of Science and Technology(南方科技大学);The Hongkong University of Science and Technology(香港科技大学);South China Advanced Institute for Soft Matter Science and Technology (AISMST), School of Emergent Soft Matter, South China University of Technology(华南理工大学 emergent soft matter 学院 / 华南软物质科学与技术先进研究院);Guangdong Provincial Key Laboratory of Functional and Intelligent Hybrid Materials and Devices, South China University of Technology(华南理工大学 广东省功能与智能杂化材料器件重点实验室)
本研究在涂覆离子聚合物的玻璃受限体系中观测到理论预测的双展曲向列相,明确其相变路径与结构特征,揭示聚合物阳离子涂层及电屏蔽对该相形成的关键作用。
2025-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Saddle-splay term induced orientational instability in nematic liquid crystal cells and director fluctuations at substrates
我们分析了在平面锚定条件下,在两个基板的液晶(NLC)细胞的平面取向结构的稳定性。具体来说,我们研究了在大的鞍展弹性常数,$K_{24}$的表面弹性引起的基态的不稳定性。对于违反埃里克森不等式的相对小的$K_{24}$,理论预测,当电池的厚度低于其临界值$d_c$时,波长的临界波动模式$λ_c$将使结构不稳定。临界模式的奇偶性随着扭转-张开比$K_2/K_1$通过单位而改变。$K_{24}$的进一步增加超过第二阈值$4K_1K_2/(K_1+K_2)$,导致关于短波长波动的不稳定性,而与单元厚度无关。我们计算了临界厚度和临界波长作为$K_{24}$,扭转张开比和方位锚定强度的函数。
2003-11-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Deformed states in paraelectric and ferroelectric nematic liquid crystals
Kent State University(肯特州立大学);University of Warsaw(华沙大学)
本文探讨了铁电和顺电向列液态晶体中分子形状、手性和空间约束如何诱导变形平衡态和多域态,包括 parity breaking、splay、bend 和 twist-bend 变形。
2026-03-22 cond-mat.soft physics.chem-ph
Elasticity and Viscosity of a Lyotropic Chromonic Nematic Studied with Dynamic Light Scattering
利用动态光散射技术,我们首次测量了自组装溶致发色液晶中液晶相的温度依赖性弹性模量和取向粘度系数。弯曲模量K3和张开模量K1比扭转常数K2高一个数量级。比率K3/K1显示出随温度的异常增加;我们将其归因于随着温度的增加聚集体的缩短。粘度系数也显示出显着的各向异性,以及强烈的温度依赖性,特别是,弯曲粘度是三个数量级小于展曲和扭曲粘度。
2008-07-16 cond-mat.soft
Transformation of polar nematic phases in the presence of electric field
本文利用分子统计理论、Monte Carlo 模拟与 POM 实验,系统研究电场下极性向列相的稳定结构与转变,揭示三种相态及反常场致相变。
2023-09-26 cond-mat.soft
Frank elasticity of composite colloidal nematics with anti-nematic order
混合具有明显不同的各向异性的胶体形状产生复合向列相,其中各个组分的顺序可以是根本不同的。在由浸没在热致液晶中的各向异性胶体组成的胶体棒-盘混合物或混合向列相中,其中一种组分可以采用所谓的反有序,而另一种组分表现出常规的反有序排列。专注于简单的模型,硬棒和磁盘,我们采用Onsager-Straley的第二维里理论推导出杆和磁盘的弹性模量的标度表达式,在两种配置和反反的配置,并确定其明确的依赖于粒子浓度和形状。我们证明了反向列相有序颗粒的张开、弯曲和扭曲弹性随反向列相有序程度的变化而变化,反向列相有序颗粒的弯曲张开比远大于传统的向列相有序颗粒。混合向列相的弹性性能的表面锚定的影响也将详细讨论。我们进一步证明,混合单轴杆-盘向列相的弹性取决于精美的组件的形状,我们提供简单的缩放表达式,可以帮助工程师的复合液晶的弹性性能。
2018-10-16 cond-mat.soft
Soft modes of the dielectric response in the twist-bend nematic phase and identification of the transition to nematic splay bend phase in the dimer CBC7CB
本文研究了弯曲形状非手性液晶二聚体扭曲弯曲相的介电谱,以确定不同的弛豫模式。这两个分子的过程被分配到一个进动旋转的纵向组件的氰基联苯基团和第二的旋转的横向组件的二聚体。低频峰在扭转弯曲的α到β转变处表现出一种特殊的温度行为。这个峰值可以被分配到一个集体波动的倾斜角的粗粒度的指向矢N相对于伪层法线。这与在电光实验中观察到的作为对电场的响应的电诊所效应很好地对应。低频弛豫过程可以被识别为Goldstone模式,与锥相的长尺度波动有关。在强偏置场的存在下,在温度范围内的扭曲弯曲的双折射数据被解释为螺旋线的解绕和一个字段诱导的双折射弯曲相的形成的指示。
2018-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
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
Control of microswimmers by spiral nematic vortices: transition from individual to collective motion and contraction, expansion, and stable circulation of bacterial swirls
由自推进单元组成的主动系统表现出从类布朗动力学到集体相干运动的迷人转变。游动细菌的旋转就是一个很好的例子。这项研究表明,作为一个螺旋漩涡图案的液晶环境控制细菌漩涡中的个体到集体的转变,并定义它们是扩张还是收缩。在稀释的分散体中,细菌沿着开放的螺旋轨迹游动,遵循预先施加的分子取向。轨迹是非极性的。当它们的浓度超过某个阈值时,细菌凝结成类似于稳定极限环的单极圆形漩涡。此集体圆周运动由定义背景指向矢的展曲与弯曲比的螺旋角控制。具有主导张开的涡旋使涡旋向中心收缩,而具有主导弯曲的涡旋使涡旋向外围扩展。具有展曲-弯曲宇称的45 °螺旋涡产生最稳定的漩涡。所有的动力学场景解释的细菌介导的模式化的被动环境和浓度和方向之间的耦合的流体动力学相互作用。获得如何通过微环境控制微型游泳者的个体和集体运动的知识可以帮助发展微观机械系统。
2020-06-22 cond-mat.soft
Chiral ground states in a nematic liquid crystal confined to a cylinder with homeotropic anchoring
本研究用Q张量奇异势方法分析垂直锚定圆柱受限的弹性各向异性向列液晶基态,发现小半径下含双绕轴向错线的扭曲构型能量最低,大半径下为近简并的逃逸构型,展曲-弯曲差异可打破该简并。
2025-02-20 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
Alignment and alignment dynamics of nematic liquid crystals on Langmuir-Blodgett mono-layers
用Langmuir-Blodgett技术沉积的硬脂酸和二十二烷酸的单层被用作双折射液晶盒中的取向膜。在填充过程中,液晶采用具有展曲变形的变形准平面取向,并沿填充方向择优取向。这种状态是亚稳态的,一旦流动停止,就会随着时间转变为垂面的。这种转变伴随着向错线的形成,向错线在晶胞的边缘成核。亚稳态展曲弯曲状态的寿命被发现依赖于细胞的厚度。在加热时,锚定过渡从准垂面退化倾斜排列的圆形域的形式发生在附近的过渡到各向同性相。锚定转变是可逆的,具有小的滞后。
1997-07-04 cond-mat.soft
Studies on binary mixtures of nematic liquid crystals made of strongly polar molecules with identical cores and antagonistic orientation of permanent dipoles
本文报道了两种双折射液晶(CCH-7和CCN-47)的光学(双折射)、介电($Δn$)和弯曲-张开弹性各向异性($ΔK=K_{33}-K_{11})$)的实验研究。特别地,连接到CCH-7的双环己烷核上的极性基团(-CN)沿纵向方向取向,而在CCN-47中,它沿横向方向取向。我们发现,除了显着的贡献的光学和介电各向异性,强极性基团的拮抗取向起着至关重要的作用,在确定弯曲-张开弹性各向异性。的弹性性能解释的基础上提出的模型,考虑到分子间的关联和由此产生的分子的长宽比的影响。
2020-05-16 cond-mat.soft
Twist, splay, and uniform domains in ferroelectric nematic liquid crystals
研究铁电向列相液晶在受限薄盒中的极化畴构型,发现退极化场与弹性、表面锚定的平衡决定条纹或扇形畴的形成,静电作用缩小畴尺寸而离子屏蔽抑制畴形成。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Soliton walls paired by polar surface interactions in a ferroelectric nematic liquid crystal
表面相互作用是凝聚态物质的许多性质的原因,范围从晶体刻面到相变的动力学。通常,这些相互作用沿界面法线方向是极性的,而在界面内是非极性的。在这里,我们表明,极性的铁电体的面内表面相互作用的NNF产生极性的单畴在微米薄的平面细胞和条纹的交替电极化的强度,由180度畴壁分离,在较厚的板坯。表面极性将这些壁对结合在一起,产生360度的总偏振旋转。极性对总表面锚定强度的贡献约为10%。畴壁包括极化的张开、弯曲和扭曲。结构表明,张开弹性常数大于弯曲模量。360度对类似于宇宙学模型中的畴壁,在外部磁场中具有偏置真空和铁磁体。
2022-06-14 cond-mat.soft
Antiferroelectric order in nematic liquids: Flexoelectricity vs electrostatics
本研究通过在铁电向列相材料中添加离子调控静电作用,结合显微观测与模型扩展,证明反铁电序主要源于极化与指向矢展曲形变的挠曲电耦合。
2025-01-10 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
Cells around the corner
本文通过将细胞单层视为向列相液晶,研究其在角落附近的splay与bend形变及弹性各向异性,并用液晶理论和统计力学近似描述受限形变,验证了成纤维细胞中splay与bend弹性常数相等的近似成立。
2025-01-13 cond-mat.soft
Shape Elasticity in Colloidal Bent-Core Liquid Crystals
Sandia National Laboratories(桑迪亚国家实验室)
研究胶体弯曲核心液态晶体中形状弹性对各向同性、向列扭弯和层状展开弯有序状态的影响。
2026-01-07 cond-mat.soft
Topological transformations of a nematic drop
本文研究了向列相液晶液滴在弹性各向异性作用下从单连通触变性体到非连通环面的拓扑形状变换,揭示了其在形态发生理解和软材料形状控制中的潜在应用。
2023-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elastic and viscous properties of nematic dimer CB7CB
我们提出了一套全面的测量光学,介电,抗磁性,弹性和粘性的性质在由液晶二聚体形成的N(N)相。所研究的二聚体,1,7-双-4-(4-氰基联苯)庚烷(CB 7 CB),是由两个刚性棒状氰基联苯链段通过一个灵活的脂肪族链接与七个甲基。CB 7 CB和其他手性二聚体是令人感兴趣的,因为它们倾向于采用弯曲构型并形成具有调制的手性指向矢结构的两种状态,即扭曲弯曲NTB和倾斜螺旋NTB,ChOH,这在非手性二聚体掺杂有手性添加剂并暴露于外部电场或磁场时发生。我们表征的材料参数作为温度的函数在整个温度范围内的N相,包括前过渡区附近的N-NTB和N-各向同性(I)的转变。展曲常数K11是由两个直接和独立的技术,即检测的Frederiks过渡和动态光散射(DLS)的指向矢波动幅度的测量确定。用动态光散射法测定了弯曲常数K33和扭转常数K22。K_(33)是三个常数中最小的,在N-I和N-NTB前过渡区都表现出很强的非单调的温度依赖性,斜率为负。测量的比率K11/K22在整个低温范围内大于2。在N相中与张开,扭曲和弯曲波动相关的取向粘度与由棒状分子形成的向列相的取向粘度相当。所有这三种都表现出强烈的温度依赖性,在N-NTB转变附近急剧增加。
2017-09-22 cond-mat.soft
Splay-induced order in systems of hard wedges
本研究通过硬粒子蒙特卡洛模拟发现,楔形硬粒子在高堆积密度下因弯曲形变产生多种受挫极性晶体相,揭示了熵驱动的有序行为。
2023-06-23 cond-mat.mes-hall 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
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
Polarization patterning in ferroelectric nematic liquids
该研究针对铁电向列相液晶的极化调控需求,利用挠曲电效应设计展曲结构,通过取向层光刻图案化实现极化图案构建与引导,为这类新型材料的光子结构设计及应用提供了新方向。
2023-01-19 cond-mat.soft physics.optics
Elastic moduli of a smectic membrane: a rod-level scaling analysis
手性棒状胶体暴露于强烈的耗尽吸引力可以自组装成手性膜,其扭曲的指向矢场不同于3D散装手性分子。我们制定了一个简单的微观变分理论,以确定组装成一个二维近晶膜杆的弹性模量。该方法是基于一个简单的Onsager-Straley理论的非均匀的导演场,我们适用于描述杆扭曲膜内。一个微观的方法,使个人弗兰克弹性模量(张开,扭曲和弯曲),以及扭曲渗透深度的近晶膜的杆密度和形状的详细估计。我们发现,弹性模量是明显不同的,从一个散装的流体,与splay弹性大得多,曲率弹性小得多,比杆组装在一个三维的流体。我们认为,使用简单的一个常数近似,其中所有的模量被假定为是相同的幅度是不合适的近晶膜的结构-性能关系的建模。
2018-01-08 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
Gnomonious Projections for Bend-Free Textures: Thoughts on the Splay-Twist Phase
霍普夫纤维化激发了物理系统中的许多几何结构,特别是手性液晶材料。由于霍普夫纤维化存在于三个球面$\mathbb{S}^3$上,因此必须采用某种投影或变形方法来实现平坦空间中的纹理。在这里,我们探讨的测地线保持日心投影的霍普夫纤维化,并表明,这可能是一个新的液晶织构的基础上,只有张开和扭曲。我们概述了结构,并表明它是由一系列的双曲面上的直线规则的切向量。该阶段由纹理中缺少弯曲变形定义,并使人联想到展曲-弯曲和扭曲-弯曲弯曲变形阶段。我们表明,这一阶段的域可以通过锚定和鞍展稳定。
2020-01-09 cond-mat.soft math.DG
Freedericskz Transitions in the Nematic and Smectic ZA Phases of DIO
本文通过磁场和电场诱导的 Freedericksz 转变,结合双折射、电容和偏光显微镜测量,研究了 DIO 材料向列相和 SmZA 相,发现 SmZA 相中弹性常数、介电各向异性、条纹及光学双轴性等行为显著偏离经典 Frank 弹性理论。
2025-03-10 cond-mat.soft
Freely Suspended Nematic and Smectic Films and Free-Standing Smectic Filaments in the Ferroelectric Nematic Realm
本研究发现铁电向列相及新型极性层状相可形成稳定自由悬浮薄膜与独立细丝,其独特织构由极化场静电自相互作用稳定,为受限流体结构研究提供新体系。
2024-11-27 cond-mat.soft
Geometric frustration and compatibility conditions for two dimensional director fields
二维液晶硬棒模型的非对称基态所得到的均匀指向矢场反映了液体组分的高度对称性,是组分避免彼此张开和弯曲的局部倾向的表现。相比之下,双核(或香蕉形)液晶形成分子局部倾向于零张开和恒定弯曲的状态。然而,这样的结构不能在平面中实现,并且所得的液晶相受到阻碍,并且必须表现出这两种相互矛盾的局部固有趋势的某种折衷。从材料组分的固有几何形状产生几何阻挫不仅是自然的和普遍存在的,而且还导致基态的形态和奇异响应特性的惊人变化。本文建立了两个标量函数$s$和$b$描述指向矢场在平面内的展曲和弯曲的充要条件。我们将这些相容性条件推广到具有非零常数高斯曲率的几何形状,并提供了仅依赖于展曲场和弯曲场及其导数的指向矢场的重建公式。最后,我们讨论了简单的不兼容的情况下,局部首选的值的张开和弯曲不能在全球范围内实现的最佳妥协。
2017-06-25 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
Alignment of nematic liquid crystals on mixed Langmuir-Blodgett mono-layers
采用LB膜技术制备了硬脂酸和二十二烷酸的单层膜及其不同比例的混合膜,研究了其在液晶盒中的取向行为和取向动力学。一个弛豫过程,从一个splay弯曲流诱导亚稳取向的垂面之一发生。的亚稳态的寿命被发现依赖于单层组合物。垂直和锥形锚定之间的过渡被发现是不可逆的混合对齐单层的情况下:从各向同性相冷却的准平面的的非对称状态(纹影织构)出现。它在低于清亮点几度的范围内是稳定的,并且在降低温度时,以膨胀域的形式弛豫到垂面态。
1997-09-16 cond-mat.soft