液晶中“锁钥”机制的实验实现

控制液晶中粒子运动与组装的能力不仅是设计功能材料的重要途径，也揭示了胶体相互作用的机制。在本研究中，我们将具有“土星环”缺陷的微米级粒子置于具有丘陵和凹谷的壁附近，该壁施加垂直（垂直取向）分子锚定。壁处的强展曲畸变与粒子周围近场畸变相互作用，有利于它们通过所谓的“锁钥”机制向凹谷迁移。我们通过实验证明锁钥机制能将粒子稳健地定位于特定地形特征处。我们观察到粒子在凹谷停靠时描绘的复杂轨迹，估算结合能，并探索了一系列促进或阻碍停靠事件的参数，从而利用了我们实验系统的能力。我们将研究扩展到具有垂直锚定但关联点缺陷而非土星环的胶体，表明它们找到不同的偏好位置，即我们可以根据拓扑缺陷结构将原本相同的粒子放置在明确的位置。最后，对于足够深的阱，限制驱动土星环向偶极子的拓扑转变。这种裁剪壁几何以引导胶体到向列相液晶内明确位置的能力代表了定向组装中重要的新工具。