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含电偶极矩的液晶分子系统的相变，硕士学位论文，共54页。
摘要
在向列相液晶系统中,随着温度的变化,液晶系统可以产生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,使液晶的宏观物理性质呈现各向异性。对于非轴对称液晶分子或是V形液晶分子系统,假设分子间简单相互作用能形式,运用平均场近似和Monte Carlo模拟,得到的相图特征均是一样的:即相图中存在一 Landau点,在此点上系统直接由各向同性相进入双轴向列相。实际上,在实验中的V形分子含有较强的电偶极矩。对此系统进行计算机模拟,得到的相图中出现了 Landau曲线,即系统由各向同性相直接进入双轴向列相的范围扩大。
为进一步研究含有电偶极矩的液晶分子系统的相变,本文考虑有电偶极矩的棒状、十字形、V形液晶分子系统。假设液晶分子棒与棒之间、电偶极矩与电偶极矩之间的简单相互作用形式,并假设分子间的相互作用为棒与棒、电偶极矩与电偶极矩间相互作用的叠加,利用平均场理论,得到系统自由能为序参数的非线性函数。将自由能对序参数求极值,求出序参数所满足的非线性方程的数值解,从而得到含电偶极矩的液晶系统在电偶极矩间相互作用强度系数(V。)和温度(?)平面内的相图。对于含偶极矩的V形液晶分子系统,本文给出了系统在V形液晶分子间夹角(0)和温度(0平面内的相图。将这两种相图与不含电偶极矩的液晶分子系统的相图相比较,得出:电偶极矩的加入可使Landau点扩展为Landau曲线,同时也可提高系统的相变温度。
关键词:双轴向列相,相变,V形液晶分子,电偶极矩

第一章前言
1.1研究背景
液晶最初的实验现象是在1888年,一位奥地利植物学家在加热胆留醇苯甲酸脂中出现的。实验发现,对于这种物质,当温度升高并超过某一值时,固体状态变为液体状态。再进一步升温,原来混独的液体就变为透明的液体。实验表明这种材料具有双折射性,人们将其称为液晶(liquid crystal),简称LC。近代人们发现利用它制成的液晶显示器件(liquid crystal displays),简称LCD,与传统的阴极射线管制成的显示器相比具有许多优越性,因此目前液晶显示已成为主要的显示器件。
从物理的角度来看,液晶的物理性质是介于固态和液态物理性质之间的一种状态。它具有液体的流动性,也具有晶体物理性质的各向异性。在液晶显示中,向列相液晶是一种基本的材料。向列相液晶可以分成单轴向列相和双轴向列相两种。在向列相液晶物理性质研究中,相变研究一直是一重要课题。自从1980年,Yu和Saup[l]在钾、十二酸酯一 1正癸醇构成的溶致液晶中发现双轴向列相的存在以来,双轴向列相液晶的相变一直是理论和实验研究的重要课题。理论上,早在1970年,Freiser[2]考虑具有电四极矩的液晶分子系统,预言其双轴向列相存在的可能性。人们也从理论上探讨了能产生双轴向列相的可能分子结构[3-5],同时也进行了许多实验研究[6-9]。曾有一些报道称在小分子热致液晶系统中已经发现了双轴向列相,但未得到一致的公认[10-11]。最近十多年,双轴向列相液晶才得到实验上明确的证实。2004年,在具有永久电偶极矩的V形液晶分子系统中,X射线衍射实验显示出系统具有双轴相[12]。同年,Madsen[13]等利用筑核磁共振也在对称V形分子构成的热致液晶中明确测出双轴相。之后人们在类似的系统中也测出了双轴相[14-22]。
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