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含电偶极矩的液晶分子系统的相变

白林玉  
【摘要】:在向列相液晶系统中,随着温度的变化,液晶系统可以产生从各向同性相至单轴向列相、单轴向列相至双轴向列相的相变,使液晶的宏观物理性质呈现各向异性。对于非轴对称液晶分子或是V形液晶分子系统,假设分子间简单相互作用能形式,运用平均场近似和Monte Carlo模拟,得到的相图特征均是一样的:即相图中存在一Landau点,在此点上系统直接由各向同性相进入双轴向列相。实际上,在实验中的V形分子含有较强的电偶极矩。对此系统进行计算机模拟,得到的相图中出现了Landau曲线,即系统由各向同性相直接进入双轴向列相的范围扩大。 为进一步研究含有电偶极矩的液晶分子系统的相变,本文考虑有电偶极矩的棒状、十字形、V形液晶分子系统。假设液晶分子棒与棒之间、电偶极矩与电偶极矩之间的简单相互作用形式,并假设分子间的相互作用为棒与棒、电偶极矩与电偶极矩间相互作用的叠加,利用平均场理论,得到系统自由能为序参数的非线性函数。将自由能对序参数求极值,求出序参数所满足的非线性方程的数值解,从而得到含电偶极矩的液晶系统在电偶极矩间相互作用强度系数(v0)和温度(t)平面内的相图。对于含偶极矩的V形液晶分子系统,本文给出了系统在V形液晶分子间夹角(θ)和温度(t)平面内的相图。将这两种相图与不含电偶极矩的液晶分子系统的相图相比较,得出:电偶极矩的加入可使Landau点扩展为Landau曲线,同时也可提高系统的相变温度。


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