活性液晶各向同性相中的涡量相分离与缺陷晶格

我们使用数值模拟和线性稳定性分析,研究基底上活性液晶薄膜在被动系统为各向同性的 regime 中的动力学。拉伸活性会建立局部取向序,并在临界活性值以上使静止各向同性态失稳,最终导致类似于向列相中普遍观察到的时空混沌动力学。本文表明,调节基底摩擦可在中等活性下产生多种涌现结构,包括流动涡旋晶格(伴随拓扑缺陷的规则排列),以及一种新态:流动涡旋捕获一对相互追逐的$+1/2$缺陷。这些手性单元自发选择旋转方向并组织成六方晶格,周围环绕相反旋转的弥散流动以维持零净涡量。这些涌现结构的长度尺度由流动的屏蔽长度$l_\eta=\sqrt{\eta/\Gamma}$设定,受剪切粘度$\eta$和基底摩擦$\Gamma$控制,并可由涡旋流的简单模式选择捕捉。我们证明,相干结构的涌现可解释为涡量的相分离,其中摩擦起着类似于生/死过程在打破相分离物种守恒并选择图案特征尺度方面的作用。我们的工作表明,摩擦提供了一个实验上可调控的参数,用于设计受控的活性流动。