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液晶是分子排布或指向具有某种规律的流体。它的力学性质、电学性质、光学性质和磁学性质都呈现与排列有关的类似于晶体的各向异性。液晶结合了液体和晶体的性质,又展示出不同于液体和晶体的电光学和磁光学特性。液晶分子在微观尺寸上的定向排列,在工业显示领域发挥了重要作用。近年来,液晶的分子取向成为研究的热点。外加的电场或磁场可以改变液晶分子的取向。
本文首先介绍了液晶发展的历史以及研究现状,概述了国内外在各种不同类型液晶方面的研究情况。接着对液晶在不同外场作用下的分子取向问题进行了详细调研,总结了在电场、磁场、光场以及偶氮诱导等四种的况下液晶分子的重新取向,并通过实验和理论分别探讨了液晶分子在电场、光场及偶氮诱导的情况下的分子取向机理。
(1)电场作用下液晶的分子取向。研究了两种向列相液晶5CB,扭曲90°向列相和平行排列向列相,通过实验获得两种液晶的电光曲线,解释了电光曲线形成的原因,并利用液晶弹性自由能理论分析了在无电场和有电场作用下液晶指向矢的分布情况。
(2)光场作用下液晶的分子取向。研究了掺杂偶氮平行排列向列相液晶在光场的激励下发生扭曲形变的过程,通过施加电场的方法获得在不同偏振角和不同激光功率情况下的电光曲线,从而间接反映了光场对液晶分子取向的影响程度。并利用液晶动力学理论分析了实验过程产生的记忆效应。采用图形化编程软件LabVIEW搭建了液晶光谱测量系统,获得实时性的透射谱或吸收谱。
(3)偶氮诱导下液晶的分子取向。介绍了偶氮苯光致异构化过程的机理以及掺杂偶氮液晶分子的光致重新取向机理。在前人二能级结构的基础上,推导了偶氮苯诱导力矩增强因子的形式并分两种情况进行了数值模拟,结果与实验现象基本一致,完善了对增强因子的讨论和分析。从偶氮分子的取向变化,反映了液晶分子光致取向的变化。
最后,对论文中一些尚未完成的部分或者有待完善的部分提出了设想,为接下来研究不同类型的液晶提供了一定的参考价值。