Дата публикации: 2019

DOI: 10.18500/1817-3020-2019-19-1-58-67

Изучение плёнок сегнетоэлектрических жидких кристаллов (СЖК) сводит воедино несколько наиболее актуальных направлений исследования для создания электрооптических устройств с временами переключения порядка 10 мкс. Возможность приготовления тонких жидкокристаллических плёнок и задание разной ориентации директора на подложках делают такие плёнки интересным объектом для исследования эффектов в ограниченном объёме. Моделирование распределения поля директора n (наиболее вероятное направление длинных осей молекул жидкого кристалла) в монослое СЖК показывает, что при различных направлениях ориентации директора на подложках такое распределение приводит к формированию солитонных образований. Полученный результат предложено объяснять с помощью модели Френкеля-Конторовой для цепочки атомов, но адаптированной для рассматриваемой континуальной задачи. Это позволяет понять взаимодействие между структурированными подложками и распределением поля директора смектика C* (SmC*). С помощью флюоресцентной конфокальной микроскопии нам удалось наблюдать такие солитонные образования в специально подготовленной экспериментальной ячейке. На основе обобщённой электроупругой модели поверхностно-стабилизированного СЖК численно исследованы эффекты, возникающие в шевронном SmC*. Результаты распределения профиля директора сопоставлены с более ранними линейными подходами. В работе также обсуждаются фундаментальные эффекты, связанные с шевронными дефектами и динамикой поля директора во внешнем периодически-колебательном магнитном поле.

Издатель: Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (Саратов)

Тип: Article

Publication date: 2019

DOI: 10.18500/1817-3020-2019-19-1-58-67

Background and Objectives: The study of ferroelectric liquid crystals in smectic C* phase fits together several most relevant research areas, including electro-optic devices with response time in the range of 10 μs. A distinguishing feature of smectic C* liquid crystals is its chiral layered structure, which is formed due to the center of masses orientational ordering along the preferred orientation [called the director]. The feasibility of creating thin liquid crystal films with different director’s alignment at the substrates makes such films attractive for the study of confined volume effects. The nature of smectic C* molecules allowed to implement a series of electrooptical effects. Methods: Theoretical studies of this work include the functional approach. In particular, we introduced the functional of the free energy density in the desired form, then, its minimization can give the spatial distribution of the director field (or another quantity). Polarizing microscopy and fluorescent microscopy methods were used to observe the formation of macro-heterogeneities in the alignment of SmC* director field. Results: The simulation results reveal that a different alignment of long molecular axes (or director n) at the substrates leads to the soliton formations within the bulk of liquid crystal. The fluorescent confocal microscopy indicates the existence of such inhomogeneities within the bulk of the experimental cell. Another problem which we have discussed is related with the space dependence of the director field for any arbitrary layer structure and common parameters of smectic C*. It is also shown that only symmetric chevron structures exhibit the free energy minimum in the absence of electric field as well as when the electric field is applied. Conclusion: The fundamental effects associated with the different alignment of the director at the substrates, chevron defects and the director field dynamics in an external periodically oscillating magnetic field are discussed in this study.

Издатель: Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (Саратов)

Тип: Article