利用嵌段共聚物动态调控液晶壳中的指向矢场
软凝聚态物质
2020-06-02 v1 计算物理
摘要
当向列相液晶（LC）被限制在自封闭球壳上时，会产生拓扑约束，其引人注目的后果关键取决于 LC 在壳中的排列方式。我们展示了由非离子两亲性嵌段共聚物 Pluronic F127 稳定的向列相 LC 壳的排列（进而拓扑）的可逆动态调控。在向列相深处，指向矢与界面相切；但接近向列-各向同性转变温度 TNI 时，指向矢重新取向为法向。我们将其归因于几乎与指向矢取向无关的界面张力，以及限制在壳中的 LC 的依赖于构型的弹性形变能之间的精细相互作用。该过程主要由加热引起的向列序参数降低所触发，因此对于高 TNI 与低 TNI 的 LC，重新取向温度相差数十度。重新取向温度在曲率正的壳外侧总是低于曲率负的壳内侧，从而在加热时产生复杂的拓扑重构。通过数学建模与计算机模拟补充实验研究，我们识别并研究了三种不同的轨迹，由其在初始切向排列壳中的拓扑缺陷构型区分。我们的结果揭示了 LC 对弯曲约束复杂响应的新方面，表明 LC 自身的序可影响排列从而决定系统的拓扑。它们也揭示了两亲性嵌段共聚物稳定剂在实现 LC 壳构型连续可调方面的潜力，为拓扑动力学的深入研究和传感、可编程软执行器等新应用打开了大门。
引用
@article{arxiv.2006.01108,
title = {Dynamic tuning of the director field in liquid crystal shells using block copolymers},
author = {JungHyun Noh and Yiwei Wang and Hsin-Ling Liang and Venkata Subba and Rao Jampani and Apala Majumdar and Jan P. F. Lagerwall},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.01108},
year = {2020}
}
备注
20 pages, 16 figures