Диссертации

Ледней М.Ф.

16.12.2014

Ориентационная неустойчивость и упорядочение во внешних полях ограниченных жидких кристаллов
01.04.02 – теоретическая физика
д.ф.-м.н.

Развито теорию порогового пространственно-периодического перехода Фредерикса в планарной ячейке нематического жидкого кристалла (НЖК) с конечной однородной и пространственно-периодической энергией сцепления в электрическом и световом поле. При планар-гомеотропном и планар-планарном переходе Фредерикса в электрическом поле в ячейке НЖК с конечной однородной энергией сцепления рассчитаны величины порогового поля и соответствующего ему волнового числа, возникающей пространственной структуры директора. Определены области допустимых значений параметров НЖК, величин азимутальной и полярной энергии сцепления при которых имеет место пороговая пространственно-периодическая переориентация директора. Показано, что в ячейке планарно ориентированного НЖК возможна пороговая пространственно-периодическая переориентация директора световым полем, если отношение упругих постоянных превышает некоторое предельное значение. При планар-гомеотропном переходе Фредерикса в электрическом поле в ячейке НЖК с пространственно-периодической энергией сцепления найдено величину порога и форму пространственно-неоднородного порогового распределения директора. Показано, что значение порога немонотонно зависит от числа периодов энергии сцепления, укладывающихся на длине ячейки. Пространственный период пороговой структуры директора существенно зависит от величины отношения упругих постоянных, числа периодов энергии сцепления, укладывающихся на длине ячейки, и практически не зависит от величины амплитуды модуляции энергии сцепления.
Исследовано пороговую ориентационную неустойчивость директора в гомеотропной ячейке НЖК с пространственно-периодической энергией сцепления в световом поле с пространственно модулированной интенсивностью.
Развито теорию порогового светоиндуцированного перехода Фредерикса в поле пространственно ограниченного светового пучка в гомеотропной ячейке НЖК с однородной энергией сцепления в присутствии внешнего статического электрического поля. Рассмотрены одно- и двумерно ограниченные световые пучки. Рассчитаны значения порогов ориентационной неустойчивости в зависимости от ограниченности поперечного размера и формы светового пучка, величины энергии сцепления НЖК с поверхностью, ориентации и напряженности внешнего электрического поля. Определены области допустимых значений поперечных размеров светового пучка, величины энергии сцепления, значений параметров НЖК и напряженности электрического поля при которых переход Фредерикса сопровождается гистерезисом.
Исследовано пороговый светоиндуцированный переход Фредерикса в цилиндрическом металлическом волноводе заполненом НЖК. Показано, что порог перехода Фредерикса для фиксированных мод возрастает с увеличением частоты ТЕ-волны. Для ТМ-волны частотное поведение порога существенно зависит от начальной ориентации директора и плоскости его переориентации. Развито теорию распространения и взаимодействия мод ТЕ-волны в плоском диэлектрическом и металлическом волноводе содержащем слой НЖК. В объеме НЖК внешним электрическим полем создается дифракционная решетка директора вследствие периодичности энергии сцепления НЖК з поверхностью волновода. Рассчитана интенсивность сигнальной моды на выходе из волновода как функция размеров нематического слоя, напряженности электрического поля, амплитуды и периода модуляции энергии сцепления. Рассмотрены случаи параллельных и антипараллельных мод. Показано, что для антипараллельных мод главный максимум интенсивности сигнальной моды монотонно растет с увеличением числа периодов энергии сцепления, укладывающихся на длине нематика, и достигает наибольшего значения при порядка нескольких десятков в металлическом и тысячи в диэлектрическом волноводе. Для параллельных мод эта зависимость немонотонная и наибольшего значения максимум интенсивности сигнальной моды достигается при определенных значениях числа .
Развито теорию рассеяния света на статических неоднородностях поля директора НЖК с макроскопическими примесными частицами. Исследованы равновесные конфигурации директора в окрестности сферической и цилиндрической примесной частицы в флексоэлектрическом НЖК в присутствии внешнего статического электрического поля. Рассмотрены гомеотропные и циркулярные граничные условия для директора на поверхности сферической и боковой поверхности цилиндрической частицы, ориентированной параллельно и перпендикулярно однородному директору НЖК. При сильном сцеплении НЖК с боковой поверхностью цилиндрическо й частицы перпендикулярной однородному директору в отсутствии внешнего электрического поля найдено равновесное расстояние дисклинационной линии от оси частицы как функцию величины энергии сцепления. При слабом сцеплении НЖК в присутствии внешнего электрического поля аналитически получено распределение поля директора вокруг примесной частицы. Найденные выражения для поля директора использованы для расчета в приближении Релея-Ганса и аномальной дифракции углового распределения сечения рассеяния света на статических неоднородностях структуры директора, возникающих в НЖК с макроскопическими примесными частицами. Рассчитаны полное и дифференциальное сечение рассеяния света и исследована их зависимость от формы и размера примесних частиц, величины и типа сцеплення нематика с их поверхностью, наличия флесоэлектрических свойств в НЖК и величины напряженности внешнего электрического поля. В приближении аномальной дифракции исследовано россеяние света в НЖК, содержащем сетку доменов.
Показано, что в примесном НЖК флексоэлектрическое поле, обусловленное статическими деформациями директора вблизи поверхности макроскопических примесных частиц, приводит к ослаблению корреляции тепловых флуктуаций директора, а также интенсивности релеевского рассеяния света на этих флуктуациях.

Ключевые слова: нематический жидкий кристалл, переход Фредерикса, энергия сцепления, ориентационная неустойчивость, флексополяризация, рассеяние света, флуктуации директора

Оставить комментарий:

Имя:
Email:
Сайт:
Комментарий: