受限胶体层状液晶中曲率导向的锚定与缺陷结构

高堆积分数下的棒状物体可形成层状相，其中棒通过形成片层打破旋转与平移对称性。层状缺陷因此既包括棒取向序的间断（向错），也包括位置序的间断（位错）。本工作中，我们结合实验与模拟探究局部与全局几何挫败如何影响硬棒层状相中的缺陷形成。我们将粒子分辨的胶体层状相限制于尺寸与形状各异的椭圆阱中，以实现边界曲率的平滑变化。我们发现边界附近的棒取向（即锚定）依赖于边界曲率，并在临界曲率半径约为棒长两倍处观察到锚定转变。该锚定控制了层状缺陷结构。通过分析局部与全局序参数，以及由密度极大（棒中心）与密度极小（棒端）构成的网络的拓扑电荷与环路，我们量化了随限制几何变化的向错与位错数量。更圆的限制（仅具平面锚定）促进向错，而更椭圆的限制（具有对跖处的垂直锚定区）促进长程序层状有序与位错形成。我们的发现展示了几何约束如何控制液晶的锚定与缺陷结构——这一原理适用于从分子到胶体尺度。