表面沟槽诱导双轴向列相液晶的弹性畸变

双轴向列相液晶在表面沟槽上锚定,3个指向矢之一平行于沟槽均匀排列。使用Berreman在研究单轴向列相时提出的弹性形变产生表面能的理论方法对双轴向列相液晶进行研究,得到了一个公式,在Berreman模型中它描写弹性畸变对表面锚定的贡献,但在双轴向列相中,这一公式描写当n指向矢沿着沟槽锚定时,m指向矢受到沟槽表面的作用而产生的畸变能量。研究了双轴向列相液晶在表面沟槽上锚定的稳定性问题;稳定性条件在双轴向列相单一弹性常数近似下为n指向矢的弹性常数最大。

Berreman近似下任意形状表面沟槽对双轴向列相方位锚定的影响

通过把Berreman近似下任意形状的表面沟槽用傅里叶级数展开,写成正弦函数和的形式,将Fukuda等人的理论应用于双轴向列相液晶中,考虑表面弹性项的作用后得到了任意形状的沟槽对双轴液晶产生的方位锚定能。在一定的近似条件下得到约化锚定能随着沟槽的方向与液晶主指向矢之间的夹角的变化情况,讨论了双轴弹性常数对液晶易取向方向的影响。

双轴向列相液晶中Landau点的确定

引入双轴向列相液晶分子模型,采用分叉理论和二粒子集团理论来确定双轴向列相液晶中的Landau点,分别得出了液晶各向同性相向单轴向列相转变对分子双轴性参数的依赖曲线。在Landau点处,分叉理论、二粒子集团理论和平均场理论得到的分子双轴性参数λ取值是相同的,而约化温度t的取值不同,由二粒子集团理论得到的约化温度值更为精确。二粒子集团理论考虑了近邻分子间的短程关联,由此可知在双轴向列相液晶的研究中考虑近邻分子间的短程关联是非常必要的。

双轴向列相液晶弹性系数的理论推导

将双轴向列相液晶的分子简化为3根互相垂直的长棒,利用棒与棒之间相互作用能的叠加,得到分子间的总相互作用能。将其展开至指向矢形变的二阶项,得到与指向矢形变有关的12个转动不变量,整理得到与Saupe形式一致的弹性能密度公式,其12个弹性系数与分子结构有明确关系。对12个弹性系数中的9个简单形变弹性系数与分子棒长间的关系进行了讨论。当分子形状为非轴对称时,系统为双轴相。对于3根棒长均不相等的分子,沿指向矢无形变方向(如ξ)的分子长棒对弹性能无贡献,而与ξ相垂直的两指向矢方向的分子长棒对弹性能有贡献,且弹性系数取决于2棒长差的平方。由于分子形状的非轴对称性与棒长差有关,非轴对称性越强,弹性系数越大。当棒长差为零时,分子形状为轴对称,弹性系数归结为单轴相弹性系数。

十字形液晶分子系统各向同性相至双轴向列相的相变

本文考虑十字形液晶分子组成的系统,假设分子间相互作用为棒与棒相互作用的叠加,且相互作用强度系数彼此独立.利用平均场理论,得到系统在温度和分子结构参数平面内的3类相图:第一类相图中只有一个直接由各向同性相进入双轴相的Landau点,相变为二级相变.第二类相图中Landau点扩展为Landau曲线,为一级相变.第三类相图中,Landau点同样扩展为Landau曲线,但范围缩小.上述3类相图表明,相变类型,Landau曲线的出现与分子间相互作用强度系数的选取有关.

由弹性键连接的V形分子双轴向列相液晶的相变

对由弹性键相连的V形液晶分子系统的相变进行了研究.根据分子间简单相互作用能,利用平均场理论得到系统平衡态序参数随温度的变化,以及系统在分子结构和温度平面内的相图.结果表明液晶相变温度与弹性键强度系数k及棒长比r有关.当k>0和k<0且|k|<r时,随温度的降低,系统从各向同性相经一级相变进入单轴向列相;当k<0,r<1且|k|>时,系统由各向同性相经一级相变进入单轴相,再经二级相变进入双轴向列相,随着|k|的增大,一级相变消失,变为弱一级相变或连续相变.当k<0且|k|>r=1时,系统由各向同性相经一级相变进入双轴相,随着|k|的增大,一级相变消失,变为二级相变.

双轴向列相液晶在外场中的周期性形变

利用双轴向列相液晶的弹性能公式,研究在外场中双轴向列相液晶的周期性形变.利用数值计算得到外场阈值与系统弹性系数间的关系.并得到发生周期性形变的系统弹性系数间所满足的解析关系.结果表明在给定的Saupe弹性系数C2bc/Kba,Kcc/Kba下,发生周期性形变的Kbb/Kba值必须小于某一临界值kc.当Cb2c/Kba值增加,kc值增加,当Kcc/Kba减少,kc增加.这里Kbb、Kcc分别为指向矢a、c绕b,a、b绕c的扭曲弹性系数,Kba是a展曲、b弯曲的耦合系数,Cbc是b、c弯曲的耦合弹性系数.

一种双轴向列相液晶两体势模型的标准化形式

研究刘红等提出的液晶双轴向列相两体势模型,将该模型两体势转化成标准形式。据此,可以清楚地看出它的色散力近似本质,确定势参数的取值范围,并对双轴向列相的研究进行了展望。

双轴向列相液晶的表面能

利用双轴向列相液晶表面能对指向矢和序参量矩阵的旋转不变性 ,构造了与指向矢 ^a ,^b ,^c对易取向轴 ^a0 ,^b0 ,^c0 的偏离有关的表面能Fs(a ,b ,c) ,以及与序参量矩阵有关的表面能Fs(Q) ,并得到两种表达式的等价形式 .在Fs(a ,b ,c)和Fs(Q)中分别有四个和两个独立参量 .为讨论上述独立参量的物理意义 ,假设一液晶分子对表面相互作用的简单模型 ,将液晶分子沿易取向轴 ^b0 ,^c0 的双轴性取向看成是受到沿 ^b0 ,^c0 两相互垂直的平均场作用的结果 .为测量表面锚泊系数 ,考虑了三种简单形变位型 ,即在外磁场中 ^b和 ^c绕 ^a0 ,^c和 ^a绕 ^b0 ,^a和^b绕 ^c0 的Freedericksz相变 .通过测量其Freedericksz相变的磁场阈值 ,可求出表面能中与这三个形变有关的锚泊系数Wa,Wb,Wc.

Y形分子系统相变的蒙特卡罗模拟

运用蒙特卡罗方法模拟Y形液晶分子系统的相变,得到从各向同性相至单轴向列相、单轴向列相至双轴向列相的相变,并给出在分子夹角与温度关系平面内的相图.结果表明,双轴向列相的产生与分子的双轴性有关.由蒙特卡罗模拟得到了Landau点(在该点,系统直接从各向同性相进入双轴相)温度与分子结构参数,如夹角、棒长之间的关系,并将其与平均场理论得到的结果进行比较.

十字形液晶分子混合物系统的相变

研究了由2种十字形液晶分子构成的混合物系统。假设分子间的简单相互作用,运用平均场理论,得到混合物液晶在分子结构参数rA(A类液晶分子短、长棒比)和约化温度t平面内的相图。结果表明,相图存在一Landau点,系统经此点由各向同性相可直接进入双轴向列相。此点所对应的优化分子结构与A,B类分子结构、混合比有关。按等比例混合的棒状、圆盘状液晶分子系统即具有此优化分子结构。随着B类液晶分子短、长棒的比值rB增加,Landau点处的rA减少。对比混合物系统和相分离系统的自由能曲线,发现增加异种液晶分子间的相互作用强度,升高温度,缩小异种分子间的形状差异可使系统不发生相分离。

含偶极矩的V形液晶分子系统的相变

文章中考虑了一带有电偶极矩的V形液晶分子系统,假设液晶分子长棒间的简单相互作用以及电偶极矩间的相互作用形式,利用平均场理论,得到含电偶极矩的V形液晶分子系统在电偶极矩间相互作用强度(v_0)和温度(t)平面内的相图,以及在V形液晶分子间夹角(α)和温度平面内的三类相图。结果表明,在v_0-t平面内的相图曲线中,存在由各向同性相经一级相变直接进入双轴向列相的Landau曲线;而在α-t平面内的第一类相图曲线中,当v_0较小时,不存在Landau曲线;在第二类相图中(v_0较大时),在合适的电偶极矩相互作用强度和分子间夹角的范围内,系统的相变曲线中才会出现Landau曲线;在第三类相图中(v_0最大时),相图特征则与第二类相图相反。

弹性键相连的双矩形板液晶分子系统的相变

根据分子间简单相互作用能,利用平均场理论,得到双矩形板液晶分子系统在温度和分子结构参数平面内随着弹性键强度的增加出现的4类相图:第一类相图(弹性键强度最小)中只有一个直接由各向同性相进入双轴向列相的Landau点,从单轴相到双轴向列相的相变为二级相变;第二类相图中Landau点扩展为Landau曲线,正的单轴相范围增加,负的单轴相范围缩小,出现了从单轴相到双轴相的一级相变;第三类相图中,Landau点同样扩展为Landau曲线,但负单轴相区域消失;第四类相图中(弹性键强度最大),Landau曲线范围反而缩小。

含长链亚烷基桥的芳炔类共轭大环的合成

采用模板导向法高产率地合成了两个含长链亚烷基桥的芳炔类共轭大环.通过四碘化合物与单保护双炔化合物的四重Hagiraha偶合反应构建了环化所需要的复杂前体.通过相应的模板四炔衍生物的分子内G laser偶合反应环化得到大环.大环的结构用NMR,GPC及UV-V is表征确证.

噁二唑类弯曲形液晶分子的合成

设计并完成了3个系列弯曲形液晶分子2,5-二(4-羟基苯基)-1,3,4-噁二唑类(ODBP)衍生物的合成工作。经差示扫描量热仪(DSC)和偏光熔点测定仪测定,对称型三环醚类噁二唑系列化合物没有液晶性能;对称型五环酯类噁二唑系列化合物出现双轴向列相,相区较宽(29～54℃),但清亮点均在200℃以上;含氟原子或氰基为端基的不对称型五环酯类噁二唑系列化合物的清亮点都在270℃以上,失去双轴向列相。

V型液晶分子系统的蒙特卡罗模拟

本文采用蒙特卡罗方法研究电偶极矩对V型液晶分子系统相变行为的影响。计算结果表明,随着分子电偶极矩强度的增加,系统的朗道点,即各向同性相到双轴向列相的相变不仅仅发生在当分子夹角为正四面体角()时,而是出现了一系列的朗道点,换句话说,朗道点变成了一条朗道线。此外,双轴向列相的范围明显扩大,从而大大提高双轴向列相出现的概率。