电场中V型液晶分子的相变行为

摘要

作为物质的第四态，液晶如今被广泛应用于光电显示器件之中。液晶态，同时具有类似于液体的流动性质和类似于晶体的有序性与各向异性。在热致液晶中，我们可以根据分子的有序性和排列形式的不同，将其分为向列相液晶、近晶相液晶和胆甾相液晶。由于向列相液晶的稳定结构、较低粘度和较宽的工作温度范围，而被应用的最为广泛。
　　向列相液晶可存在三种状态—双轴相、单轴相和各向同性相。过去几年，双轴向列相液晶在快速响应显示器件中的应用前景引起了广泛的关注，因为其沿着辅轴转动比沿着主轴转动节能且快捷的多。实际上，在理论和实验中，人们都发现了双轴向列相的存在:Freiser在理论上提出分子各向异性能导致双轴向列相的形成。在实验上，人们也在溶致液晶中发现了双轴向列相的存在。由于对Ⅴ型液晶分子沿分子角平分线有一个很大的电偶极矩的忽略，导致理论预测系统的双轴向列相最可能存在于Ⅴ型分子夹角度数与实验中的Ⅴ型分子相差甚远。
　　在叶晓芳将电偶极矩考虑进去的时候，分子间的电偶极矩-电偶极矩相互作用使得系统双轴向列相的温度范围扩大。而且，电偶极矩偏离角平分线的角度越大，系统双轴向列相范围将会进一步扩大，从而呈现出更加稳定的双轴向列相态。
　　本文采用蒙特卡罗方法对处于一定方向的电场中且带有电偶极矩的Ⅴ型液晶分子系统进行模拟计算，研究电场强度对系统相变的影响，并比较电场中和真空中电偶极矩强度及其偏离角平分线程度对相变影响的不同之处。计算结果表明，系统将发生从各向同性相到单轴向列相(I-NU)、单轴向列相到双轴向列相(NU-NB)以及各向同性相到双轴向列相(I-NB)相变。特别的，随着电场强度的增大，系统通过压缩各向同性来扩大单轴向列相的温度范围，但却对双轴相的影响不大。在电场中，电偶极矩强度通过压缩各向同性相而扩大单轴向列相的范围，随着电偶极矩偏离角平分线的角度增大，通过压缩单轴向列相扩大各向同性相。不同于真空中使系统的双轴向列相范围通过压缩单轴或各向同性相来扩大，电偶极矩偏离角平分线的角度越大，系统的双轴向列相存在范围亦进一步增大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 液晶的发现及定义

1．2 液晶的分类

1．3 液晶的电光效应

1．4 向列相液晶序参数的定义

1．5 蒙特卡洛模拟定义

1．6 本文研究背景与动机

1．7 本文结构设置

第二章 相关理论和模型

2．1 Maier-Saupe平均场理论和Lebwohl-Laser模型

2．2 单轴向列相模型的蒙特卡洛模拟

2．3 双轴向列相模型的蒙特卡洛模拟

2．3．1 双轴向列相模型

2．3．2 蒙特卡洛模拟

2．4 平均场理论预测

第三章 蒙特卡洛模拟结果与分析

3．1 V型液晶分子置于真空环境中

3．1．1 电偶极矩强度对相变行为的影响

3．1．2 偶极矩偏离角平分线对相变行为的影响

3．2 V型液晶分子置于外加电场中

3．2．1 电偶极矩强度对相变行为的影响

3．2．2 偶极矩偏离角平分线对相变行为的影响

3．2．3 外加电场强度对相变行为的影响

第四章 总结

第五章 后期展望

参考文献

硕士期间发表文章

致谢