Kinetics and Statistics of Topological Defects in the Phase Ordering of Liquid Crystals

液晶相序拓扑缺陷的动力学和统计

基本信息

  • 批准号:
    07640509
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1996
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Equilibrium patterns and those formation process in thin nematic films under hybrid boundary conditions are numerically investigated. The top boundary is homeotropic one where the director is perpendicular to the film and the bittom boundary is homogeneous one where the director is parallel to the film. The surface terms of energy represented by surface integrals in the Frank energy have an important role for forming patterns, thourh those have been neglected in bulk problems. Our present model is an improved cell-dynamical-system model, which does not only includes the surface terms but alsobe able to represent the anisotropy of bulk elastic constants. A main idea is that we do not discretize the Frank energy but does the TDGL equation.The competition between the surface energy and the bulk energy makes periodically modulated patterns. The present simulation shows that periodic pattern is stable above the onset value of the surface constant K_<24>=0.35 and the period is proportional to (K_<24>-K_<13>/2)^<-1> for large K_<24>.The anisotropy due to the lattice affects the direction of the striped pattern. To avoid this unphysical effect, the second nearest interaction must be taken into account.The effect of anisotropic on-site fields at the homogeneous boundary is examined. The unidirectional field makes is found to make string-like Schlieren patterns between a boojum and an antiboojum similar to experimental patterns in films of thickness about 10mum.
数值研究了混合边界条件下向列相薄膜中的平衡模式及其形成过程。顶部边界是同向异性边界,其中导向器垂直于薄膜,而位边界是均匀边界,其中导向器与薄膜平行。在Frank能量中,由表面积分表示的表面能量项对形成图案有重要作用,而这些项在体积问题中被忽略了。我们的模型是一个改进的胞元动力学系统模型,它不仅包括表面项,而且还能够表示体弹性常数的各向异性。其主要思想是,我们不离散Frank能量,而是离散TDGL方程,表面能和体能之间的竞争形成周期性调制图案。模拟结果表明,对于较大的K&lt;24&gt;,周期与(K&lt;24&gt;-13&gt;/2)^&lt;-1&gt;成正比,晶格各向异性影响条纹方向。为了避免这种非物理效应,必须考虑次最近的相互作用。研究了均匀边界上各向异性场强的影响。研究发现,单向磁场可以在Boojum和antibojum之间形成线状纹影图案,类似于厚度约为10微米的薄膜中的实验图案。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
豊木博泰: "Formation and Dynamics of Boojums in the Thin Layers of Nematics with Hybrid Boundary Conditions" 物性研究. 33(発表予定6月). (1996)
Hiroyasu Toyoki:“具有混合边界条件的向列薄层中 Boojums 的形成和动力学”Condensed Materials Research 33(计划于 6 月出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Toyoki: "Formatin and Dynamics of Boojums in the Thin Layers of Nematics with Hybrid Bundary Conditions" Proceedings of First Tohwa Univ. Int. Meeting on Statistical Physics(物性研究). 66. 618-619 (1996)
H.Toyoki:“具有混合边界条件的向列薄层中的 Boojums 的形成和动力学”第一届东和大学统计物理会议论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Toyoki: "Formation and Dynamics of Boojums in the Thin Layrs of Nematics with Hybrid Boundary Conditions" Proceedings of First Tohwa University International Meeting on Statistical Physics(Bussei Kenkyu, 66-3). 618 (1996)
H.Toyoki:“具有混合边界条件的向列薄层中 Boojums 的形成和动力学”第一届东和大学国际统计物理会议论文集(Bussei Kenkyu,66-3)。
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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