| Περίληψη: | Στην παρούσα μεταπτυχιακή ερευνητική διατριβή γίνεται θεωρητική μελέτη της μετατροπής από την ισότροπη στην νηματική φάση σε θερμοτροπικούς υγρούς κρυστάλλους απουσία και παρουσία εξωτερικά εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου. Η μελέτη αυτή γίνεται χρησιμοποιώντας αρχικά τη μοριακή θεωρία Maier-Saupe, η οποία αγνοεί τις συσχετίσεις μεταξύ των προσανατολισμών των γειτονικών μορίων στο νηματικό υγρό. Το σύστημα, απουσία ηλεκτρικού πεδίου ή/και για ασθενή πεδία , παρουσιάζει μετατροπή πρώτης τάξης, δηλαδή η παράμετρος τάξης αλλάζει ασυνεχώς από μία μικρή τιμή σε μία αρκετά μεγαλύτερη στη θερμοκρασία μετατροπής από την ισότροπη στη νηματική φάση. Για πεδία μεγαλύτερα από μία κρίσιμη τιμή, η μετατροπή γίνεται συνεχής. Στην συνέχεια αναπτύσσουμε την ελεύθερη ενέργεια της θεωρίας Maier-Saupe (M-S) σε δυνάμεις της παραμέτρου τάξης σύμφωνα με την θεωρία Landau, η οποία προσεγγίζει τη θερμοδυναμική συμπεριφορά των μοριακών συστημάτων χρησιμοποιώντας την πληροφορία που προσφέρουν οι μακροσκοπικές τους ιδιότητες. Οι συντελεστές του αναπτύγματος είναι συναρτήσεις της θερμοκρασίας Τ και η υπολογιζόμενη παράμετρος τάξης προκύπτει ως συνάρτηση των συντελεστών αυτών. Τα αποτελέσματα είναι σε ποιοτική συμφωνία με αυτά που προκύπτουν από την μοριακή θεωρία. Έπειτα γίνεται σύγκριση των συντελεστών της γενικής έκφρασης της ελεύθερης ενέργειας Landau και των συντελεστών του αναπτύγματος μέχρι τον όρο τέταρτης τάξης , χρησιμοποιώντας πέντε διαφορετικά δείγματα υγρών κρυστάλλων. Κατασκευάζουμε τα διαγράμματα − / − για τα διαφορετικά δείγματα και τα συγκρίνουμε με αυτό της θεωρίας Μ-S. Τέλος γίνεται προσομοίωση ενός μοριακού συστήματος , το οποίο αποτελείται από ένα σχετικά μικρό αριθμό ραβδόμορφων μορίων , με τη μέθοδο της μοριακής δυναμικής. Το σύστημα , απουσία ηλεκτρικού πεδίου, παρουσιάζει τρεις διαφορετικές φάσεις (ισότροπη, νηματική, κρυσταλλική) σε ένα εύρος θερμοκρασιών. Με την εφαρμογή του ηλεκτρικού πεδίου έχουμε προσανατολισμό του κατευθυντή στην διεύθυνση του πεδίου στην νηματική φάση, ενώ σε χαμηλές θερμοκρασίες (κρυσταλλική φάση) , το σύστημα παραμένει προσανατολισμένο στην διεύθυνση που ήταν πριν την εφαρμογή του πεδίου. Τα αποτελέσματα για τη νηματική φάση και τη μετατροπή από/προς τη ισότροπη, συμφωνούν ποιοτικά με αυτά που προκύπτουν από την θεωρία Maier – Saupe και από την θεωρία Landau. Ο κύριος σκοπός αυτής της διατριβής είναι προπαρασκευαστικός, από την άποψη των εργαλείων και της μεθοδολογίας σε μοριακό επίπεδο, για τη μελέτη της απόκρισης πιο πολύπλοκων νηματικών φάσεων σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.
|
|---|
