柱状腔向列相液晶指向矢结构的Monte Carlo模拟

液晶分子被限定在柱状腔内,基于Gruhn-Hess两体势,通过Monte Carlo模拟方法,研究了径向边界条件及温度对柱状腔内向列相液晶PAA的指向矢结构的影响。文中计算了系统平衡后的二阶序参数、轴向序参数、径向序参数、角向序参数和指向矢快照图。在自由表面条件下,液晶分子在与柱轴垂直的面内呈均匀一致排列,而径向锚定作用下,指向矢结构为平面极性结构;在径向锚定作用下,随着锚定强度的增加,液晶分子在与柱状腔轴垂直的面内径向排列有序度增加;温度的变化会改变液晶分子的有序度,但不改变其指向矢结构。     

向列相液晶盒挠曲电效应的理论分析

用解析的方法证明了挠曲电效应对沿面排列的向列相液晶盒的物理效应。在不考虑液晶界面离子吸附的情况下，导出了挠曲电效应引起的表面能，证明了该表面能在上下基板处具有不同的数值，从而引起液晶指向矢分布对中间层对称性破缺。这将会影响液晶盒的光学性质。通过计算机数值模拟表明，挠曲电效应引起的指向矢分布对称性破缺会随着挠曲电效应的增强而增大。     

不同初始分布向列相液晶电容特性的相场法研究

液晶盒内的液晶分子在不同的外加电场作用下重新排布,其极化指向发生改变,从而影响液晶盒整体的电学特性。本文考虑液晶材料的挠曲电效应,分析液晶盒的整体自由能表达式,包含弹性形变自由能密度、介电自由能密度和挠曲电自由能密度。基于液晶弹性理论和相场方法,构建描述液晶核指向矢分布及演化的相场方程,并运用离散方法推导出液晶盒约化电容的表达式。讨论边界强锚定的混合液晶盒(HAN)和平行液晶盒(PAN)表面电荷密度对液晶核指向矢偏转角的影响。进一步分析了挠曲电系数、表面电荷密度以及液晶盒厚度对两种不同初始指向分布液晶盒电容性能的影响。数值分析结果表明,表面电荷密度越大、挠曲电系数越小,液晶核指向矢偏角越大。在混合液晶盒中,约化电容随着表面电荷或液晶厚度的增加而增加,最终趋于饱和;而在平行液晶盒中,当表面电荷密度或液晶盒厚度达到某个临界值时,液晶核的指向矢才发生改变,液晶的约化电容才有明显的变化。随着表面电荷密度增加,液晶核指向矢发生偏转的临界厚度减小。     

对向列相液晶反转壁中+1缺陷处挠曲电效应的理论分析

基于Pramoda Kumar等人文章中关于向列相液晶反转壁中+1缺陷处挠曲电效应的实验现象,我们利用Landau-de Gennes理论给出相应的理论分析。当对弱锚定的平行排列向列相液晶盒施加垂直基板的直流电压,在反转壁中的±1缺陷会发生旋转。对于其中的+1缺陷,我们给出了外加电场作用下液晶分子的自由能表达式并通过模拟描述指向矢的方位角和极角的变化情况给出相应的缺陷处电场驱动的结构变化。模拟结果给出的挠曲电效应引起的方位角的变化角度与Pramoda Kumar等人的实验得到的在+1缺陷处消光刷的变化情况是一致的。     

激光诱导向列相液晶分子重新取向的研究

用液晶分子运动的动力学方程,求出了激光诱导向列相液晶分子重新取向的取向角、折射率改变、阈值场强和上升时间的近似表达式。讨论了它们随液晶材料参数、激光强度和激光在液晶中传播方向的变化,进行了数值计算。给出了激光能诱导向列相液晶分子重新取向的必备条件,得到向列相液晶的各向异性是其分子重新的取向的根本原因。     

平行排列液晶盒的挠曲电效应及一级Fréedericksz转变

基于液晶弹性理论研究了平行排列液晶盒中的挠曲电效应,通过变分理论得到了液晶指向矢满足的微分方程及边界条件。应用差分迭代方法进行了数值求解,得到了液晶指向矢随不同的参数变化的曲线。增大液晶盒厚度、上下基板锚定能系数以及增大预倾角这3种方法,在考虑挠曲电效应对液晶指向矢分布的影响时是等效的。研究了介电效应和挠曲电效应同时作用下的一级Fr啨edericksz转变问题。当|Δ<ε|较大、A较小时,将会发生一级Fr啨edericksz转变。     

平行平板间向列相液晶中的分子短程关联

用二粒子集团变分理论研究了平行平板间的向列相液晶系统，理论中考虑了分子短程关联。平板使得表面分子趋向于垂直平板排列。对由２０个分子层组成的液晶薄层进行了数值计算。给出了典型表面势强度下的向列相—各向同性相转变温度以及序参数对分子层的依赖关系。     

平行排列液晶盒的挠曲电效应及一级Fr(e)edericksz转变

基于液晶弹性理论研究了平行排列液晶盒中的挠曲电效应,通过变分理论得到了液晶指向矢满足的微分方程及边界条件.应用差分迭代方法进行了数值求解,得到了液晶指向矢随不同的参数变化的曲线.增大液晶盒厚度、上下基板锚定能系数以及增大预倾角这3种方法,在考虑挠曲电效应对液晶指向矢分布的影响时是等效的.研究了介电效应和挠曲电效应同时作用下的一级Fréedericksz转变问题.当|Δ＜ε| 较大、A较小时,将会发生一级Fréedericksz转变.     

液晶物理

利用统计物理方法讨论了自由能,在此基础上,详细地推导了只考虑二阶和三阶维里系数近似下,刚性棒状分子的液晶统计理论。介绍了液晶的序参量,讨论了由序参量描述的液晶统计理论。简要地介绍了液晶的相变理论。最后从统计理论出发讨论了液晶的弹性系数与序参数的关系。     

液晶物理第二章液晶的统计理论

利用统计物理方法讨论了自由能 ,在此基础上 ,详细地推导了只考虑二阶和三阶维里系数近似下 ,刚性棒状分子的液晶统计理论。介绍了液晶的序参量 ,讨论了由序参量描述的液晶统计理论。简要地介绍了液晶的相变理论。最后从统计理论出发讨论了液晶的弹性系数与序参数的关系。     

弱锚定条件下平行排列向列液晶盒的一级转变

在液晶总自由能中界面锚定能采用修正后的Rapini-Papoular(RP)公式，用严格的数学推导和计算，详细研究了弱锚定条件下平行排列的向列液晶盒在阈值点的弗雷彼里克兹(Freedericksz)转变问题。结果表明，对所研究的液晶盒在一定条件下阈值点的转变可以是一级转变。同时给出了一级转变条件，它与液晶表面参量有关。     

椭圆偏光解析法对液晶界面层分子有序度的研究

论述了向列相液晶分子取向有序度的评价方法以及与宏观物理张量之间的关系, 阐述了椭圆偏光解析法测量分子取向有序度的原理,并应用在基板表面液晶界面层中的测量。实验结果表明, 即使是在强摩擦条件下基板表面附近 ５０ｎｍ 厚的液晶层中,分子取向有序度低于液晶体内部的值。讨论了实验误差, 确认了这一结果的合理性, 为澄清液晶取向排列原动力模型提供了实验依据。     

二维液晶I-N相变的计算机模拟

从Landau—de Gennes取向自由能出发讨论了二维情况下向列型液晶的热力学特征：二维液晶的I-N相变是二级相变；将元胞动力学方法推广到处理张量序参量的情况，并用数值解求解了关于取向张量的Ginzberg-Landau方程．模拟得到了液晶的纹影织构。计算结果表明：具二级I-N相变的二维液晶是对具弱一级相变的真实液晶的良好物理近似。     

用偏光显微镜解析界面层分子有序度

阐述了用偏光显微镜测量液晶盒中分子有序度分布的方法。采用楔形液盒获得了仅有十几个ｎｍ的界面层信息,并提出具有创意性的偏光解析方法。通过这一工作得出以下结论：在高分子膜表面通过摩擦过程获得的液晶取向排列,其界面子有序度为体内部序度的６０％以下,有序度远低于体内部;由于固体界面对液晶排列的影响,产生一个有序度连续变化的界面层,其厚度大约于体内部;由于固体界面对液晶排列的影响,产生一个有序度连续变化的界     

液晶盒的电容特性

液晶盒外加一定的电压,会改变液晶分子的取向排列,这样液晶层的有效介电常数也会随之发生改变。如果把液晶盒看作一个电容器,其电容也会有所改变。本论文理论研究强锚泊混合排列向列相液晶盒的电容特性,基于液晶弹性理论和变分原理,理论推导液晶盒系统的平衡态方程及电容的解析表达式,通过Matlab软件数值模拟了此液晶盒的电容-电压曲线和指向矢分布曲线,并对其电容特性进行了分析。     

电场对负性向列相液晶薄盒影响的研究

基于Landau-de Gennes理论,利用松弛迭代法,研究了电场对垂直排列(VA)液晶薄盒和反扭曲向列相(ITN)液晶薄盒的影响。两系统在相同条件下的倾角变化相同,且系统双轴性与本征值的变化只取决于倾角的变化。研究表明,当盒厚大于一定临界值时,液晶系统一直处于正序参数态,此时ITN薄盒的扭曲角由线性排列逐渐变化到呈45°角排列;当小于此临界盒厚时,在一定电压下会出现负序参数单轴态,此时ITN薄盒的扭曲角会偏离线性变化出现回滞。     

对称Y型分子向列相液晶的相变

在V型双轴性向列相液晶分子的基础上构造一对称Y型分子,并将其抽象为呈"Y"状排列的三刚性分子长棒,考虑棒与棒间的简单相互作用的叠加,得到了分子间的相互作用能。利用平均场理论,得到系统的自由能与序参数之间的函数关系,并给出了在一定温度下系统从各向同性相至单轴相以及从单轴相至双轴相相变的相图。