混合排列柱状薄层中的向列相液晶指向矢分布的研究

利用向列相液晶弹性理论,研究了混合排列柱状薄层中的向列相液晶指向矢的分布。向列相液晶被限定在两个同心圆柱构成的薄层中,在内外表面施加强锚定及弱锚定边界条件,锚定易取向方向取径向和轴向(垂直柱轴及平行柱轴)的边界条件,得到了四种混合排列柱状薄层模型RsZw、ZwRs、RwZs、ZsRw。基于Frank弹性自由能和Rapini-Papoular近似的表面能,研究了不同锚定强度、不同内半径及不同弹性常数值的指向矢分布,计算机模拟得出指向矢取向的曲线图。由于柱对称性、锚定强度、薄层厚度以及弹性各向异性共同竞争的影响,这四种模型的指向矢分布有着很大的不同。     

基于向列相液晶弹性各向异性偏振光栅结构方位锚定能的理论研究

通过设计上下基板向列相液晶分子排列构建偏振光栅结构模型,并根据向列相液晶Frank弹性理论计算其方位锚定能,其理论结果可为实验测量提供有力的理论指导作用。本文根据弹性理论,考虑弹性各向异性计算了偏振光栅结构的方位锚定能,得到了方位锚定能与光栅条纹宽度关系的解析解。弹性各向异性对方位锚定能有着显著影响。由于液晶具有各向异性,考虑弹性各向异性研究方位锚定能是必要的,其结果更具有普遍性。     

空间各向异性势扭曲向列液晶盒的Fredericksz转变

基于格点模型空间各向异性两体势研究扭曲向列(TN)液晶盒的Fredericksz转变。该作用势不仅是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能。分别对指向矢的倾角和方位角进行傅里叶展开,通过二阶导矩阵方法确定TN盒的阈值磁场。该磁场依赖于总扭曲角和液晶的弹性常数,并与连续体理论结果进行了比较。通过平衡态下系统自由能取最小,得到指向矢满足的平衡态方程。基于平衡态方程,对TN液晶盒中指向矢在磁场作用下的分布进行了数值计算。数值结果验证了液晶指向矢所满足的平衡态方程的正确性。进一步证实了文献中最近提出的两种从弹性能到两体作用势的映射方案之一(即模型Ⅰ)可以给出与连续体理论相一致的结果。     

Berreman近似下任意形状表面沟槽对双轴向列相方位锚定的影响

通过把Berreman近似下任意形状的表面沟槽用傅里叶级数展开,写成正弦函数和的形式,将Fukuda等人的理论应用于双轴向列相液晶中,考虑表面弹性项的作用后得到了任意形状的沟槽对双轴液晶产生的方位锚定能。在一定的近似条件下得到约化锚定能随着沟槽的方向与液晶主指向矢之间的夹角的变化情况,讨论了双轴弹性常数对液晶易取向方向的影响。     

空间各向异性势扭曲向列液晶盒的Fréedericksz转变

基于格点模型空间各向异性两体势研究扭曲向列(TN)液晶盒的Fréedericksz转变.该作用势不仅是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数.理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能.分别对指向矢的倾角和方位角进行傅里叶展开,通过二阶导矩阵方法确定TN盒的阈值磁场.该磁场依赖于总扭曲角和液晶的弹性常数,并与连续体理论结果进行了比较.通过平衡态下系统自由能取最小,得到指向矢满足的平衡态方程.基于平衡态方程,对TN液晶盒中指向矢在磁场作用下的分布进行了数值计算.数值结果验证了液晶指向矢所满足的平衡态方程的正确性.进一步证实了文献中最近提出的两种从弹性能到两体作用势的映射方案之一(即模型Ⅰ)可以给出与连续体理论相一致的结果.     

向列液晶的表面锚定能

向列液晶表面锚定是表征基板表面取向效果的关键参数,也是研究液晶分子表面取向排列机理的重要信息.描述向列液晶的表面锚定能首先要准确地理解对基板-向列液晶界面的宏观处理和微观处理的差异,其次要明确吉布斯(Gibbs)分界面的意义,它同表面锚定能与预倾角的热力学性质是同等重要的。向列液晶的表面锚定能可分为极化表面锚定能和方位表面锚定能两大类.人们已经采用多种实验技术从宏观上测试了向列液晶的表面锚定能。本文以热力学理论为基础,探讨了向列液晶表面锚定能的物理意义,并且以Freedericksz转变、高电场技术为例分析了极化表面锚定能的测试原理,以高磁场、Cano劈技术为例分析了方位表面锚定能的测试原理,最后用Cano劈技术给出了我们对外推长度的实验测试结果,并估算了液晶的表面锚定能的量级.     

一种改进的C-V方法对向列相液晶弹性常数k11、k33测量的理论研究

提出了一种更为准确的测量向列相液晶展曲、弯曲弹性常数的C-V方法。以正性液晶材料为例,当沿面排列的液晶分子预倾角不为零时,阈值电压值不易确定,k11的确定必定存在误差,而以前报道并未考虑到此问题。文章针对此问题给出了在强锚定条件下,预倾角不为零时C-V的关系式,并提出了通过曲线拟合来同时确定弹性常数k11、k33的方法。此方法对弹性常数的测量更为准确,液晶盒的制作要求降低,且测试简单、易操作。     

平行排列液晶盒在不对称弱锚定边界条件下的Freedericksz转变

应用液晶弹性形变的连续体理论，分析了平行取向的液晶层在不对称弱锚定边界条件下的Ｆｒｅｅｄｅｒｉｃｋｓｚ转变，给出了确定指向矢分布的方程，以及阈值电压与两侧基板表面锚定强度的关系，对称弱锚定和对称强锚定情形的阈值电压可以作为特例给出。在不对称弱锚定边界条件下，指向矢分布不再关于液晶层中心对称，在液晶层中指向矢极大倾角的位置随锚定强度和外加电压所改变。     

液晶静态模型及应用进展

液晶是物理、化学和材料科学领域长期的研究热点之一。向列相液晶中分子倾向于沿某个方向优先取向的排列使其具有类似于晶体的电磁特性和光学特性,在显示、光场调控等方面发挥着重要作用。液晶的特殊光学纹理反映了其中包含的缺陷,构建液晶理论模型对研究液晶和此类缺陷具有重要的意义。本文综述了几种常用的液晶静态理论模型及其适用条件,分析了界面效应下锚定能引起的自由能变化。针对当前应用最广泛的Landau-de Gennes Q张量模型,本文重点介绍了近年来该模型在弹性常数L→0和低温极限问题中的研究动态,最后列举了液晶理论模型在实际应用方面的研究进展。     

基于向列相液晶形变研究空间各向异性两体势

基于分子两体势研究向列相液晶的形变。该两体势是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能。通过解析形式研究3种基本的弗雷德里克兹转变,得到了势参数与弹性常数的又一关系。通过MonteCarlo模拟方法研究了新两体作用势所描写向列相的热力学性质。     

Magnetic Anisotropy Switch: Easy Axis to Easy Plane Conversion and Vice Versa

The rational design of the magnetic anisotropy of molecular materials constitutes a goal of primary importance in molecular magnetism. Indeed, the applications of molecular nanomagnets, such as single‐molecule magnets and molecular magnetic refrigerants, depend on the full control over this property. Axially anisotropic magnetic systems are frequently classified as easy axis or easy plane, depending on whether the lowest energy is obtained by application of a magnetic field parallelly or perpendicularly to the unique axis. Here, the magnetic anisotropy of three lanthanide complexes is studied as a function of magnetic field and temperature. It is found that for two of these the type of magnetic anisotropy switches as a function of these parameters. Thus, this paper experimentally demonstrates that the magnetic anisotropy is not uniquely defined by the intrinsic electronic structure of the systems in question but can also be reversibly switched using external stimuli: temperature and magnetic field.     

Nitrogen Tuned Charge Redistribution and Orbital Reconfiguration in Fe/MgO Interface for Significant Interfacial Magnetism Tunability

Modulating the orbital configuration of ferromagnetic metal (FM)/metal‐oxide (MO) interfaces is crucial for obtaining a controllable interfacial magnetism for constructing energy‐efficient magnetic memory and logic devices. The traditional works of orbital regulation depend on external fields, such as electric field, temperature field, and stress field. This work proposes a novel orbital modulation strategy by modifying the coordination environment of FM/MO interface with nitrogen (N) incorporation. By preparing a Fe/MgO bilayer at a N₂ atmosphere, N atoms occupy the interstitial sites of the Fe lattice, which induces a charge redistribution at the Fe/MgO interface and toggles a prominent orbital reconstruction of Fe with an increment of out‐of‐plane orbital occupancy. Therefore, the orbital magnetism is tuned effectively, which remarkably strengthens the interfacial magnetic anisotropy energy by 0.6 erg cm^?2 and enables a broad magnetic anisotropy tunability from in‐plane to perpendicular direction. Besides, the Fe thickness for maintaining perpendicular magnetic anisotropy extends from less than 1 to 3 nm, which is favorable for improving the signal‐to‐noise ratio and stability of devices in nanoscale. These findings provide an external‐field‐independent strategy of orbital engineering for tailoring obit‐controlled performance at FM/MO heterointerfaces, which practically advances the magnetic storage and logic devices.     

磁场对氮化物抛物量子阱中束缚极化子的影响

采用改进的Lee-Low-Pines中间耦合方法研究了在外磁场作用下纤锌矿氮化物抛物量子阱中极化子能级,给出不同磁场下极化子基态能量、结合能随阱宽L的变化关系以及能量随磁场强度B变化的函数关系。在计算抛物量子阱材料中考虑了纤锌矿GaN和Al0.3Ga0.7N构成的抛物量子阱中材料中准LO和准TO声子模的各向异性以及外磁场对极化子能量的影响。结果表明:纤锌矿氮化物抛物量子阱材料中电子-声子相互作用和外磁场对极化子能级有明显的影响。极化子基态能量、结合能随阱宽的增加而减小,随磁场的增加而增大,电子-声子相互作用使极化子能量降低,并且GaN/Al0.3Ga0.7N抛物量子阱对极化子的束缚程度比GaAs/Al0.3Ga0.7As抛物量子阱强,因此,在GaN/Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子比在GaAs/Al0.3Ga0.7As抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子稳定。     

Enhanced Magnetic Anisotropy and Orbital Symmetry Breaking in Manganite Heterostructures

Manipulating magnetic anisotropy in complex oxide heterostructures has attracted much attention. Here, three interface‐engineering approaches are applied to address two general issues with controlling magnetic anisotropy in the La_2/3Sr_1/3MnO₃ heterostructure. One is the paradox arising from the competition between Mn_3d–O_2p orbital hybridization and MnO₆ crystal field. The other is the interfacial region where the nonuniform Mn? O bond length d and Mn? O? Mn bond angle θ disturb the structural modulation. When the interfacial region is suppressed in the interface‐engineered samples, the lateral magnetic anisotropy energy is increased eighteen times. The d‐mediated anisotropic crystal filed that overwhelms the orbital hybridization causes the lateral symmetry breaking of the Mn 3d_x²_?y² orbital, resulting in enhanced magnetic anisotropy. This is different from the classic Jahn–Teller effect where the lateral symmetry is always preserved. Moreover, the quantitative analysis on X‐ray linear dichroism data suggests a direct correlation between Mn 3d_x²_?y² orbital symmetry breaking and magnetic anisotropy energy. The findings not only advance the understanding of magnetic anisotropy in manganite heterostructures but also can be extended to other complex oxides and perovskite materials with correlated degrees of freedom.     

Magnetization Reversal in CsNiIICrIII(CN)6 Coordination Nanoparticles: Unravelling Surface Anisotropy and Dipolar Interaction Effects

CsNiCr(CN)₆ coordination nanoparticles with sizes ranging from 6 to 30 nm are highly diluted in an organic polymer matrix. Their static and dynamic magnetic behaviour allows unravelling of surface anisotropy and interparticle dipolar interaction effects. The single magnetic domain critical size is thus evaluated to be around 22 nm with a blocking temperature of 21 K (at ν = 1 Hz) and an effective energy barrier for the reversal of the magnetization of 426 K.     

电场对负性介电常数各向异性的小分子胆甾相液晶的作用

介绍和总结了边界条件影响很大的受限胆甾相和聚合物分散小分子胆甾相液晶（PDCLC）两种情况下，外电场对负性介电常数各向异性的小分子胆甾相液晶的作用。前者的研究通过在不变螺距p情况下改变液晶盒鹌鹑d与外电场电压值E，发现了规律性变化的液晶相的相态结构。而对PDCLC的研究中，通过平行和垂直于电场方向的观察，得到了胆甾相变化与外加电压的具体关系，以及在彩色液晶显示上应用。     

Mn在HDDR各向异性NdFeCoB磁粉中的作用

采用HDDR(氢化–歧化–脱氢–再复合)技术制备NdFeCoB合金磁各向异性磁粉。研究了元素Mn对NdFeCoB合金HDDR磁粉的磁性能和磁各向异性的影响。结果表明:加入x(Mn)为2%以下的Mn元素没有改变NdFeCoB合金的相组成,但可提高NdFeCoB合金各相在氢气中的稳定性:当加入x(Mn)从0增加到2%时,NdFeCoB磁粉的内禀矫顽力Hcj从700 kA/m降低到450 kA/m,而NdFeCoB磁粉的磁各向异性DOA值从0.22增加到0.45。     

不同方向非均匀磁场对Heisenberg XYZ 链中热纠缠的影响

采用纠缠度量方法Negativity研究了包含不同方向非均匀磁场自旋为1的两粒子Heisenberg XYZ 链的量子纠缠特性。研究发现,系统处于基态时有量子相变发生,铁磁和反铁磁情形下纠缠的表现行为完全不同,故可以利用这种性质来生成所需纠缠。研究还发现纠缠伴随非均匀磁场的变化有震荡现象,并且x方向和y方向的纠缠存在先消失后复苏现象。纠缠随系统其他参数的变化会因磁场方向的不同而有完全不一样的特征,从而可以通过调节磁场方向、各向异性参数等来提高纠缠值和扩大纠缠范围。