非极性手性软物质系统中的极性孤子
光学
2025-06-23 v1 软凝聚态物质
摘要
极性孤子，即伴随几何或相位不对称性的孤子波，已在极性系统（如铁电或磁电材料）中引起关注，它们在拓扑转变和对外场的非互易响应中起着关键作用。一个关键问题是，这种极性孤子是否能在缺乏内在极性的非极性系统中出现。在这里，我们通过在非极性和手性液晶系统中施加交变电场，展示了一种前所未有的具有向列序的极性孤子。该孤子呈玉米粒形状，在其两端显示一对带相反电荷的拓扑缺陷。虽然孤子之间的头对头碰撞导致排斥，但头对尾碰撞则将孤子吸引成一个单一的极性孤子。通过控制电场的电压和频率，可以激活丰富的孤子动力学，例如直线平移和循环运动。模拟表明，极性孤子的形成是通过平衡电场和向列弹性能量实现的，而挠性电效应驱动了其旋转行为。在非极性系统中发现极性孤子扩展了对拓扑孤子的理解，为软物质系统中的动态控制开辟了新途径，在非互易响应材料和拓扑信息存储中具有潜在应用。
引用
@article{arxiv.2506.16778,
title = {Polar solitons in a nonpolar chiral soft matter system},
author = {Jiahao Chen and Xingzhou Tang and Yang Ding and Susanta Chakraborty and Satoshi Aya and Bingxiang Li and Yanqing Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.16778},
year = {2025}
}