Programming emergent symmetries with saddle-splay elasticity
Programming emergent symmetries with saddle-splay elasticity
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使用鞍形弹性对涌现对称性进行编程
DOI：
10.1038/s41467-019-13012-9
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发表时间：
2019
影响因子：
16.6
通讯作者：
Yang, Shu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xia, Yu;DeBenedictis, Andrew A.;Kim, Dae Seok;Chen, Shenglan;Kim, Se-Um;Cleaver, Douglas J.;Atherton, Timothy J.;Yang, Shu
受限制的液晶所采用的指向矢场由外部施加的相互作用和液体的内部取向弹性之间的平衡来控制。虽然后者通常被认为能抵抗所有的变形，但液晶实际上具有采用鞍形张开排列的内在倾向，其特征在于弹性常数。在大多数实现中，主要的表面锚定处理抑制了这种变形，使其不可测量。在这里，我们确定制度，更微妙的，图案化的表面，使鞍展效应被观察和利用。利用理论和连续计算，我们确定实验制度，其中通用，非手性液晶表现出自发打破表面对称性。这为测量提供了新的途径。我们进一步展示了一个多稳态设备，其中弱，但方向，领域之间切换鞍展动机，自发极性表面状态。除了简单的限制之外，我们高度可扩展的方法为超越当前技术的低场快速开关光电器件提供了令人兴奋的机会。
The director field adopted by a confined liquid crystal is controlled by a balance between the externally imposed interactions and the liquid’s internal orientational elasticity. While the latter is usually considered to resist all deformations, liquid crystals actually have an intrinsic propensity to adopt saddle-splay arrangements, characterised by the elastic constant. In most realisations, dominant surface anchoring treatments suppress such deformations, renderingimmeasurable. Here we identify regimes where more subtle, patterned surfaces enable saddle-splay effects to be both observed and exploited. Utilising theory and continuum calculations, we determine experimental regimes where generic, achiral liquid crystals exhibit spontaneously broken surface symmetries. These provide a new route to measuring. We further demonstrate a multistable device in which weak, but directional, fields switch between saddle-splay-motivated, spontaneously-polar surface states. Generalising beyond simple confinement, our highly scalable approach offers exciting opportunities for low-field, fast-switching optoelectronic devices which go beyond current technologies.
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ERICKSEN, JL
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Sara Mason