向列针中硬圆盘的链化：液晶中胶体相互作用的粒子模拟
软凝聚态物质
2020-07-30 v1 计算物理
摘要
悬浮在液晶中的胶体粒子可以表现出各种有效的各向异性相互作用，这些相互作用可以在自组装过程中被调控和利用。我们模拟了一个二维系统，其中硬圆盘悬浮在密集硬针溶液中，作为悬浮在向列型溶致液晶中的胶体的模型系统。新颖的事件链蒙特卡洛技术使我们能够在包含显式液晶粒子的微观模拟中直接测量胶体相互作用，且液晶处于密集向列相。我们发现圆盘沿指向矢方向存在定向短程吸引，这触发了平行于指向矢的链化，并且似乎与标准液晶场论结果——即具有优选45°角的四极吸引——相矛盾。我们的结果可以通过一种迄今被忽略的短程密度依赖耗尽相互作用来解释。耗尽相互作用的定向性和强度是由硬棒的弱平面锚定引起的。当圆盘靠近时，耗尽吸引稳健地主导了四极弹性吸引。许多圆盘的自组装通过中间链化进行，这表明在溶致液晶胶体中，耗尽相互作用在结构形成过程中起着重要作用。
引用
@article{arxiv.2006.10458,
title = {Chaining of hard disks in nematic needles: particle-based simulation of colloidal interactions in liquid crystals},
author = {David Müller and Tobias A. Kampmann and Jan Kierfeld},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.10458},
year = {2020}
}