受竞争表面约束的鲁莱斯相变

我们使用密度泛函理论 (DFT) 的一个版本研究了受约束的鲁莱斯液晶的取向结构。我们关注的是由两个平坦表面分别偏好平面分子排列（平行于表面）和 homeotropic 排列（垂直于表面）而构成的 slab 几何 (缝隙)。我们研究了导向相对于表面法线的倾斜角的空间依赖性，以及描述导向周围分子有序的二阶张量序参数。对于给定宽度的孔道，发现当表面场较弱时，鲁莱斯导向在偏好 homeotropic 排列的表面附近的区域内垂直于表面，而在其余部分平行于表面，两者之间存在分界面 (S 相)。对于强表面场，导向均匀扭曲，倾斜角随距离表面法线的距离呈线性依赖 (L 相)。我们的计算揭示了两种导向配置之间存在一次相变，这种相变是由表面场强度的变化以及孔道宽度的变化驱动的。在后一种情况下，对给定表面场而言，狭窄孔道的 S 相与较宽孔道的 L 相之间会发生相变。我们提出了 L-S 相变与半无限情况下的锚定相变之间的联系。我们还提供了一种现象学方法的计算，其在有效尺度长度处产生相同的主要结果。