Layer topology of smectic grain boundaries
本文通过二维硬棒的密度泛函理论结果，说明近晶相晶界中端点缺陷如何转化为由密度极值网络构建的层拓扑结构，并阐述了基于层结构而非指向场的拓扑概念在分析边缘位错和虚拟缺陷时的优势。
2024-04-23 cond-mat.soft
Composite Dislocations in Smectic Liquid Crystals
近晶相液晶的特征在于在其基态具有优选的均匀间距和消失曲率的层。近晶中的位错在相形核、层重取向和动力学中起着重要作用。通常建模为拥有一个线奇点，位错的层结构导致一个发散的压缩应变，因为一个接近缺陷中心，这表明一个大的，弹性确定熔化的核心。然而，已经观察到，对于大电荷位错，缺陷分裂成两个向错[C。E. Williams，Philos.Mag.32，313（1975）]。在这里，我们调查的复合核心的拓扑结构。由于近晶不能扭曲，不同向错几何之间的转换受到高度约束。我们展示了它们之间的几何路线，并表明，尽管享受精确的拓扑规则的三维空间，额外的结构线向错在三维smectics本地化过渡到高阶点奇点。
2017-04-26 cond-mat.soft
Aspects of Defect Topology in Smectic Liquid Crystals
我们研究了近晶缺陷在二维和三维的拓扑结构。给出了三维近晶点缺陷和向错线的拓扑分类。此外，我们描述了在二维和三维的近晶点缺陷的组合规则，显示如何打破平移对称的近晶赋予的路径依赖的缺陷添加的结果。
2018-08-13 cond-mat.soft math-ph math.GT
Liquid crystals of hard rectangles on flat and cylindrical manifolds
利用经典的密度泛函理论的冻结和Monte Carlo计算机模拟，我们探讨了液晶相行为的硬矩形平板和圆柱形流形。此外，我们还研究了静态外场的作用，它耦合到矩形的方向，使它们朝向一个优选的方向。在平坦和无场的情况下，体相图涉及稳定的各向同性，双晶，四晶和近晶相，这取决于颗粒的纵横比和数密度。外场使过渡线显著地移动，并以四次相为代价产生二次相。在一个圆柱形流形上，我们观察到倾斜的类近晶序，这是通过在圆柱体周围包裹一个近晶层获得的。我们发现在一般情况下，我们的密度泛函计算和粒子分辨的计算机模拟之间的良好协议，并提到可能的设置，以验证我们的预测在实验中。
2017-10-13 cond-mat.soft
Curvature directed anchoring and defect structure of colloidal smectic liquid crystals in confinement
本研究通过实验与模拟探究椭圆阱中胶体近晶的边界曲率如何控制锚定转变及向错与位错缺陷结构，揭示几何约束调控液晶缺陷的普适原理。
2023-11-30 cond-mat.soft
Smectics: Symmetry Breaking, Singularities, and Surfaces
有序介质中拓扑缺陷的同伦理论不能完全刻画平移对称破缺的系统。我们认为，这个问题可以理解的旋转戈德斯通模式在这样的系统中缺乏，并提供了一种替代方法，正确地考虑到平移和旋转之间的相互作用。位错通常与相场中的分支点相关联，而向错则是相场中的临界点和奇点。我们介绍了一个三维模型的二维smectics，澄清了拓扑结构的向错和几何捕获已知的结果，而不需要兼容性条件。我们的工作表明自然的推广二维近晶理论更高的维度和晶体。
2009-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Defect Topology in Colloidal Smectics
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
针对胶体层状相中常见的90°晶界，提出基于层的拓扑框架，将正交晶界视为基态组成部分，并分类二维和三维缺陷拓扑，揭示二维向错荷不唯一分类缺陷，三维刺猬向错荷非拓扑不变量。
2026-06-23 cond-mat.soft
Complex-tensor theory of simple smectics
近晶材料代表了流体和固体之间的一种独特状态，其特征在于取向和部分位置顺序，使得它们非常难以建模，特别是在限制几何形状中。我们提出了一个复杂的序参量张量来描述片层有序化的局部程度，层位移和取向。该理论解释了位错和向错，以及被捕的配置和胶体诱导的局部有序。它大大简化了数值计算，有利于拓扑复杂的层状系统的动力学研究。
2022-01-22 cond-mat.soft
The structure of disintegrating defect clusters in smectic C freely suspended films
本研究探讨了近晶C自由悬浮膜中拓扑荷大于一的缺陷簇的解体机制，发现缺陷以空间对称方式解体为单一+1荷缺陷，并通过实验与模型分析揭示了缺陷图案的几何排列规律及随时间平方根扩展的仿射变换特性。
2023-07-27 cond-mat.soft
Quantum smectic gauge theory
我们提出了一个规范理论制定的二维量子近晶及其亲属，其动机是实现相关的量子物质。描述给出了一个统一的治疗声子和拓扑缺陷，分别编码在一对耦合规范场和相应的费用。这些电荷表现出亚维度的量子动力学约束，并且在近晶层内表现出异常缓慢的向错的高度各向异性扩散。这种方法给出了一个透明的描述一个多阶段的量子熔化过渡的二维相称的晶体（通过一个无相称的晶体-超固体）到量子近晶，随后熔化成量子的超导和各向同性超流体，所有的希格斯跃迁序列。
2020-09-14 cond-mat.soft cond-mat.str-el
The electroclinic effect and modulated phases in smectic liquid crystals
我们探讨了在铁电液晶中观察到的大的电斜效应产生于向错线和向错壁的有序排列的可能性。如果这些缺陷的间距在亚可见光范围内，则该调制相将在宏观上类似于近晶A相。电场的施加使阵列变形，产生大的极化，并且因此产生大的电临床效应。我们发现，与适当的弹性参数和足够大的手征，调制相位是有利于近晶A和螺旋扭曲的近晶C* 阶段。我们提出了这种情况下的各种实验测试。
2002-02-25 cond-mat.soft
Topology of Smectic Order on Compact Substrates
曲面基底上的近晶序可以用秩一的微分形式（1-形式）来描述，其几何意义是密度调制的局部相位场的微分。1-形式的外导数是局部位错密度。弹性形变用精确微分形式的叠加来描述。应用该方法研究了环面和球面上的近晶序，发现这两个体系都表现出许多拓扑上不同的低能态，这些低能态可以用两个整数拓扑荷来表征.低能态的总数与衬底面积的平方根成比例。对于球面上的近晶，我们还探讨了可能的低能量激发的向错运动，以及它的拓扑意义。
2008-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topology and Geometry of Smectic Order on Compact Curved Substrates
任意曲面基底上的近晶序可以用一种秩为1的微分形式来描述，其几何意义是密度调制的局部相位场的微分。1-形式的外导数是局部位错密度。弹性形变用精确微分形式的叠加来描述。我们使用微分形式的形式系统地分类和表征所有的低能量近晶态环面以及球。一个二维的近晶序限制在任何流形上表现出许多拓扑不同的低能态。不同的状态不能通过局部涨落相互联系。低能态的总数与系统面积的平方根成正比。我们还解决了二维近晶在弯曲基板上的能量和计算的平均场相图薄环面上的近晶。最后，我们讨论了作为低能激发的球近晶的向错运动，并说明了球近晶和椭圆函数理论之间有趣的联系。
2009-01-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dislocations and Fibrations: The Topological Structure of Knotted Smectic Defects
本研究探究近晶液晶中扭结缺陷的拓扑性质，分析螺位错、刃型位错等缺陷与扭结纤维化的关联，给出点缺陷数量下界，深化了与焦锥畴的类比，为相关拓扑理论提供研究平台。
2024-10-07 cond-mat.soft math-ph math.AT
Rounded hard squares confined in a circle
Nankai University（南开大学）；Key Laboratory of Functional Polymer Materials of Ministry of Education（教育部功能聚合物材料重点实验室）
研究圆圈约束下圆角正方形的有序结构变化，发现低圆度时形成十字形域和四阶取向有序，高圆度时出现六域结构，揭示几何约束与颗粒形状的相互作用驱动熵驱动的结构转变。
2026-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disclination Unbinding Transition in Quantum Hall Liquid Crystals
从Hartree-Fock近似出发，导出了量子霍尔近晶态的长波弹性理论。这种状态下的位错导致$T>0$的有效位错模型，该模型经历了从具有代数取向顺序的相到各向同性相的向错解束缚转变。我们得到的转变温度是在定性协议与最近的实验中观察到大的各向异性的纵向双折射率在半满朗道水平，借贷的可信度的液晶解释的实验。
2000-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Smectic Polymer Vesicles
聚合物囊泡是由嵌段共聚物两亲物制成的稳定的坚固囊泡。嵌段共聚物的化学设计的最新进展开辟了令人兴奋的可能性，创造了各种各样的聚合物囊泡具有不同的精细结构，功能和几何形状。聚合物囊泡不仅构成了用于药物递送和微/纳米反应器的有用系统，而且还为探索嵌入三维的弯曲表面上的物质的有序性提供了宝贵的舞台。通过选择合适的液晶聚合物作为共聚物组分之一，可以产生具有近晶条纹的囊泡。球形拓扑结构的近晶有序不可避免地具有拓扑缺陷（向错），这些缺陷本身就是潜在化学功能化和囊泡出芽成核剂的独特区域。在这里，我们报告的玻璃状条纹聚合物囊泡形成的两亲性嵌段共聚物，其中的疏水性嵌段是一个近晶相液晶聚合物含有胆固醇基的介晶。囊泡表现出二维近晶秩序和椭圆形的形状与缺陷，或可能的额外的出芽成各向同性囊泡，在极点。
2009-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Direct observation of melting in a 2-D superconducting vortex lattice
拓扑缺陷，如位错和向错的预测，以确定二维（2-D）熔化转变。在2-D超导涡旋晶格中，宏观测量表明在接近正常态的过渡处熔化。然而，在融化序列的单个涡旋的尺度上的直接观察从未被执行过。在这里，我们提供了一步一步的成像，通过扫描隧道光谱的2-D系统的涡流熔化过渡的聚焦离子束纳米沉积的W基超导薄膜。我们直接表明在超导临界温度以下转变成各向同性液体。在此之前，我们发现了一个六角相，其特征在于自由位错的出现，和一个近晶相，可能起源于部分向错解束缚。这些结果代表了理解2-D系统熔化的重要一步，影响了几个研究领域，如液晶分子或膜中的脂质。
2009-08-14 cond-mat.soft cond-mat.supr-con
Escape from the Second Dimension: A Topological Distinction Between Edge and Screw Dislocations
本文提出一种纯拓扑方法区分刃位错与螺位错，通过在层状相位错核心构造真实或虚拟向错线对实现统一分类，并可推广到三重周期序晶体。
2023-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Liquid crystalline growth within a phase-field crystal model
利用相场晶体模型，模拟了塑性三角相液晶的生长过程，着重研究了晶体的形状和拓扑缺陷的形成。从各向同性相生长的塑性三角形晶体（PTC）的平衡形状进行了比较，从柱状/近晶A（CSA）相生长。虽然在各向同性相的PTC核的形状是几乎相同的一个经典的PFC模型，在CSA的PTC核的形状的影响，在CSA相的条纹的取向，并获得不规则的六边形，椭圆形，八边形和矩形形状。关于生长过程的动力学，我们分析了向列序的拓扑结构，从成核的$+\frac{1}{2}$和$-\frac{1}{2}$向错对PTC生长前沿，并演变成由六个卫星$-\frac{1}{2}$向错包围的$+1$涡旋六角形细胞。结果表明，取向序和位置序并不是同时演化的，取向序的演化滞后于位置序的演化，从而导致了一个大的过渡区，该过渡区可以跨越几个晶格间距。
2015-01-09 cond-mat.soft
Shapes and singularities in triatic liquid crystal vesicles
确定具有（广义）液晶（LC）有序的弯曲二维膜的平衡构型和形状是一个困难的无限维问题，其与广义聚合物囊泡、软物质的研究以及理解形状的起源和形成（形态发生）的迷人问题直接相关。被考虑的LC膜的自由能的对称性和待确定的表面的拓扑结构通常要求平衡构型具有以拓扑缺陷形式的奇异结构，例如对于非线性膜的向错。缺陷的精确数量和类型在限制可能的平衡形状的空间中起着重要作用。例如，具有球形拓扑结构和双晶或近晶有序的柔性封闭囊泡不可避免地具有位于四面体壳的四个顶点处的四个基本强度$+1/2$向错缺陷。在这里，我们解决的问题，确定平衡形状的柔性囊泡广义LC秩序。对于任何正整数$p$，这些情况下的序参数是$S^1/Z_p$的元素。我们将重点讨论$p =3$的情况，称为triatic LC。我们构造适当的序参量的triatics和相关的自由能。然后，我们描述了在平坦空间的强度$+1/3$的基本缺陷的结构。最后，我们证明，足够软triatic囊泡的拓扑结构的2球平衡到八面体壳强度$+1/3$缺陷的六个顶点，独立的规模。
2017-02-13 cond-mat.soft
Exotic liquid crystalline phases in monolayers of vertically vibrated granular particles
本文结合理论、实验与模拟研究垂直振动颗粒单层中的奇异液晶相，揭示三角形和圆柱颗粒的高阶 $p$-atic 序、拓扑缺陷及密度泛函理论的局限。
2022-11-16 cond-mat.soft
Emergent discrete space-time crystal of Majorana-like quasiparticles in chiral liquid crystals
本文在手性液晶中通过 Floquet 电信号驱动观测到 1+1 维和 2+1 维离散时空晶体，揭示其倍周期效应源于类马约拉纳准粒子的拓扑特征，并证明时空对称性同时破缺可广泛存在于经典软物质开放系统中。
2025-07-22 cond-mat.soft
Elasticity of Polydomain Liquid Crystal Elastomers
我们通过扩展新古典软和半软自由能成功地描述单畴样品的多畴液晶弹性体模型。我们发现，有一个显着的差异之间的多畴交联均匀的高对称性状态，然后冷却到低对称性的多畴状态和那些直接交联的低对称性的多畴状态。例如，在各向同性状态下交联然后冷却到多畴的弹性体在理想极限下将是完全柔软的，并且随着非理想性的引入，将在非常低的应力下变形，直到它们宏观上对齐。在它们中观察到的指向矢图案将是无序的，是随机变形组合的特征，而不是向错图案。我们期望这些样品表现出比单畴样品明显更软的弹性。在双多畴状态下交联的多畴将在机械上更硬，并且包含特征性纹影指向矢图案。我们用于多域弹性体的模型在空间上是不均匀的，所以我们不是精确地解决它们，而是通过使用泰勒（兼容的测试应变场）和萨克斯（恒定应力）限制扩展到非线性弹性来限制能量来阐明这种行为。发现良好的协议与实验，揭示了超软响应的一些polydomains。我们还分析了近晶多畴弹性体，并提出多畴SmC* 弹性体交联的SmA单畴状态是有前途的候选人低场电致动。
2011-05-26 cond-mat.soft
Active colloids in liquid crystals
液晶中的活性胶体（ACLC）是一种活性物质，与当弛豫到平衡态时变为各向同性的活性物质相比，其具有性质上新的行为方面。我们讨论了两类ACLC：（i）外部驱动ACLC，其中胶体颗粒的运动由外部施加的电场提供动力，以及（ii）内部驱动ACLC，由自推进颗粒如细菌形成。液晶（LC）介质在第一种情况下是热致型的，在第二种情况下是溶致型的（水基的）。在没有外场和自推进粒子的情况下，ACLC是不活跃的，平衡LC状态表现出长程取向有序。外部电场使类型（i）的ACLC经历平移、旋转和轨道运动，由诸如LC使能的电动力学、昆克旋转和在LC阶缺陷处的捕获的机制提供动力。一个稠密的Quincke旋转体系统，沿着圆形近晶缺陷轨道运行，当它们的活动增加时，会过渡到集体相干轨道。类型（ii）的内部驱动的ACLC的实例是活的液晶，其代表置于另外的被动溶致发色LC中的游动细菌。LC强烈影响细菌行为的许多方面，最显著的是通过塑造它们的轨迹。随着细菌浓度及其活性的增加，活液晶的取向顺序经历两个阶段的不稳定性：首先，均匀稳定的平衡指向矢被周期性的弯曲变形所取代，然后，在较高的活性下，成对的正向错和负向错成核、分离并在拓扑湍流的动态模式中湮灭。ACLC与其各向同性对应物形成对比。
2015-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exploring phase transitions and thermal dynamics in nanoconfined liquid crystals using liquid-phase TEM
Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫理工大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
利用液相透射电镜研究纳米受限液晶的相变和热动力学特性，发现电子束诱导的相变及热效应，揭示了纳米受限液晶的热性质差异。
2025-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
