手性液晶中几何阻挫的显式演示
软凝聚态物质
2025-07-08 v1
摘要
许多固体材料与液晶表现出几何阻挫，即具有无法填满空间的理想局域结构。因此，全局相必须是理想局域结构与几何约束之间的折衷。作为几何阻挫的显式例子，我们考虑限制在具有自由边界的长圆柱中的手性液晶。当管半径足够小时，指向矢场形成双扭结构，即理想局域结构。然而，当半径变大（相对于液晶的自然扭曲），双扭结构无法填满空间，因而指向矢场必须转变为其他可填满空间的手性结构。这种空间填充结构可能是（1）具有单扭的胆甾相，或（2）由向错分隔的双扭区域集合，可视为蓝相的起始。我们利用理论与模拟研究这些结构，并展示相对自由能如何依赖于系统尺寸、自然扭曲与向错能。作为另一例子，我们还研究了限制在两块具有自由边界的无限平行板之间的胆甾相液晶。
引用
@article{arxiv.2210.15832,
title = {Explicit Demonstration of Geometric Frustration in Chiral Liquid Crystals},
author = {Cheng Long and Jonathan V. Selinger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.15832},
year = {2025}
}