向列相液晶中的 Frank-Read 机制

在受机械应力的晶体固体中，Frank-Read 源是一段被钉扎的位错段，它会反复弯曲并脱离，产生同心的位错环。我们证明了在向列相液晶中，类似的 Frank-Read 机制能够产生同心的向错环。通过实验、模拟和理论，我们研究了在向列相盒中一段被钉扎在单个基底表面缺陷之间的向错段。在施加向列相指向矢的扭曲时，被钉扎的向错段发生弯曲并释放出一个新的向错环，该环扩张并使原始向错段保持完整；每额外施加 180$^\circ$ 的扭曲，就会重复一次环的释放。我们展示了显示环扩张与断裂的实验显微照片、在准静态和动态加载下环释放的数值模拟，以及考虑自由能最小化和竞争力平衡的理论分析。我们发现向错环释放的临界应力与向错段长度成反比，并随应变率和温度变化，这与晶体中的 Frank-Read 源机制极为相似。最后，我们讨论了如何利用 Frank-Read 源来改变被动与活性向列相中的微观结构演化。