【摘 要】
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在J.H.Jiang、A.Fernández-Nieves等人的实验启发下,基于Landau-de Gennes理论,本文模拟了球形液晶微滴中理想同轴结构、双极结构、径向结构和逃逸同轴结构的偏光显微图,研究了向列相逃逸同轴结构球形液滴和向列相理想同轴结构的精细结构、尺寸效应以及它们在电场作用下的结构转变和动力学过程。模拟得到的同轴结构、双极结构、径向结构球形液晶微滴的偏光显微图与实验观察到的偏光显
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（项目批准号:11374087）；
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在J.H.Jiang、A.Fernández-Nieves等人的实验启发下,基于Landau-de Gennes理论,本文模拟了球形液晶微滴中理想同轴结构、双极结构、径向结构和逃逸同轴结构的偏光显微图,研究了向列相逃逸同轴结构球形液滴和向列相理想同轴结构的精细结构、尺寸效应以及它们在电场作用下的结构转变和动力学过程。模拟得到的同轴结构、双极结构、径向结构球形液晶微滴的偏光显微图与实验观察到的偏光显微图相符合,从而验证模拟结果的正确性,然后我们模拟了逃逸同轴结构的偏光显微图,为实验观察该结构的偏光显微图提供对比材料。对于向列相逃逸同轴结构球形液滴,研究发现:当r≥6.5μm时,逃逸同轴结构稳定存在;当5.2μm≤r<6.5μm时,双极结构与逃逸同轴结构均存在,为双稳态;当r≤5.1μm时,双极结构稳定存在,其中逃逸同轴结构在对称性上满足C∞对称但不满足D∞对称。施加一个外加电场,当0≤E≤0.08V/μm时,在逃逸同轴结构的基础上,液晶分子逐渐沿电场方向排列;当0.09V/μm≤E≤0.1V/μm时,弹性能、表面能和电场能相互竞争诱导系统产生第一次结构转变,使液滴内出现类双极结构;当0.11V/μm≤E<0.451V/μm时,赤道面及附近指向矢垂直电场方向排列,其余部分指向矢上下对称且沿电场方向排列;当电场强度达到阈值Ec1=0.451V/μm时,系统产生第二次结构转变,此时液滴内大部分液晶指向矢通过动力学过程实现了从中心轴到边界逐点沿着电场方向的转动,该现象首次在逃逸同轴结构液滴中发现。在J.Yan和A.D.Rey等人的启发下,适当增大k22（Frank理论中扭曲弹性常数）,通过模拟得到同轴结构,该结构与J.H.Jiang实验中所描述到的结构类似。值得注意的是,在+1线缺陷附近,系统通过薄的有序重构层,实现了负序参数单轴态到正序参数单轴态的结构转变。研究发现:当r≥6.5μm时,同轴结构稳定存在;当3.2μm<r<6.5μm时,逃逸同轴结构稳定存在;当2.4μm<r≤3.2μm时,双极结构与同轴结构均存在,为双稳态;当r≤2.4μm时,双极结构稳定存在。外电场作用下,当电场强度满足E<0.06V/μm时同轴结构构型无变化,当电场强度到达阈值电场Ec2=0.06V/μm时,液晶系统发生结构变化,形成场致逃逸同轴结构,且在形成过程中发现中心核处发生由负序参数单轴态到沿电场方向的正序参数单轴态的转变,同时指向矢沿电场方向转动,该现象与逃逸同轴结构电场作用下结构转变的动力学过程相类似。
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