自组装溶致液晶向列相 - 各向同性相变过程中缺陷与塔克托伊德的形态发生
软凝聚态物质
2015-06-15 v1 宇宙学与河外天体物理
材料科学
摘要
我们探讨了溶致液晶 (LCLCs) 在向列相 (N) 与各向同性相 (I) 之间的一级相变中核与拓扑缺陷的结构。LCLCs 由不同长度的自组装分子聚集体形成，并表现出宽阔的两相共存区。缺陷的出现源于两种机制：1) 表面各向异性机制，由于封闭 I-N 界面处指向矢的优先（切向）取向，使每个 N 核（塔克托伊德）带有拓扑缺陷；2) Kibble 机制，当不同取向的 N 塔克托伊德相互合并时形成缺陷。不同的相变情景涉及具有非平凡指向矢场拓扑的正向（N-in-I）和负向（I-in-N）塔克托伊德，以及多连通的“塔克托伊德内嵌塔克托伊德”构型。限制塔克托伊德的封闭 I-N 界面显示出一定数量的尖点；尖点两侧界面唇部的夹角不同于 pi。每个尖点的 N 侧包含一个点缺陷——布琼姆 (boojum)。尖点的数量表明，当绕行塔克托伊德的封闭边界一周时，指向矢垂直于 I-N 界面的次数。我们推导出了守恒律，将尖点数量 c 与单连通及多连通塔克托伊德 N 部分中缺陷的拓扑强度 m 联系起来。我们展示了 N 相的弹性各向异性如何导致向错核心呈现非圆形形状。利用广义 Wulff 构造，我们推导了在各种拓扑荷 m 的冻结指向矢场中，I 和 N 塔克托伊德作为 I-N 界面张力各向异性函数的形状。塔克托伊德和拓扑缺陷的复杂形状与结构证明了表面各向异性在液晶相变形态发生中的重要作用。
引用
@article{arxiv.1303.6239,
title = {Morphogenesis of defects and tactoids during isotropic-nematic phase transition in self-assembled lyotropic chromonic liquid crystals},
author = {Young-Ki Kim and Sergij V. Shiyanovskii and Oleg D. Lavrentovich},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.6239},
year = {2015}
}
备注
31 pages, 13 figures