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向列相液晶相变的Monte Carlo模拟

作　者: 杨培培
导　师: 刘红
学　校: 南京师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 向列相液晶 Monte Carlo方法相变
分类号: O753.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 95次
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内容摘要

在当今关于液晶的研究领域中,向列相液晶一直是被研究的重点对象,一般而言,形成向列相的液晶分子大多为棒状结构,通过实验验证和理论推导都已证实随着液晶系统温度的降低,向列相液晶系统会产生由各向同性相至单轴向列相及单轴向列相至双轴向列相的相变。本文采用刚性长棒的基本模型来模拟向列相液晶分子,液晶分子间的相互作用与棒棒之间的夹角以及棒的相对长度有关。然后运用Monte Carlo计算机模拟方法,初步探讨了液晶分子结构对液晶系统相变行为的影响。通过大量的Monte Carlo步模拟,让系统达到平衡分布,最后对处于平衡分布的物理量进行统计平均,在不同的分子形状下即不同的结构下,得到了系统的序参数Q随温度的变化关系。结果表明对于给定温度,液晶双轴向列相的产生与分子形状的轴对称性有关,轴对称性较高,系统可处于正或负单轴相;当分子非轴对称性增加,系统可从单轴相进入双轴相。一般地,双轴性液晶分子的形状介于棒状和盘状之间。随后我们通过研究液晶系统在简单立方、二维晶格、体心立方及面心立方等不同晶格结构下序参数随着温度变化的情况,考虑近邻分子数目的不同对相变行为的变化,结果显示近邻分子数的增加可大幅提高系统的相变温度。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
第一章引言  6-11
  1.1 液晶的发现与研究  6-7
  1.2 MONTE CARLO模拟  7-8
  1.3 本文的工作  8-10
  参考文献  10-11
第二章液晶理论介绍  11-28
  2.1 液晶  11-14
    2.1.1 液晶的类别  11-14
  2.2 指向矢和序参数  14-20
    2.2.1 指向矢  14
    2.2.2 序参数  14-20
  2.3 液晶的相变理论  20-27
    2.3.1 向列相液晶相变的Landau理论  20-22
    2.3.2 向列相液晶相变的分子相互作用理论及结果  22-25
    2.3.3 向列相液晶相变的Monte Carlo模拟  25-27
  参考文献  27-28
第三章向列相液晶的MONTE CARLO模拟  28-47
  3.1 简单立方晶格中液晶的MONTE CARLO模拟  28-35
    3.1.1 模型的建立  28-31
    3.1.2 结果与分析  31-35
    3.1.3 小结  35
  3.2 二维晶格中液晶的MONTE CARLO模拟  35-40
    3.2.1 模拟方法与过程介绍  36
    3.2.2 模拟结果与分析  36-40
  3.3 体心立方和面心立方晶格中的MONTE CARLO模拟  40-44
    3.3.1 体心立方晶格的MONTE CARLO模拟及结果  40-42
    3.3.2 面心立方晶格的MONTE CARLO模拟  42-44
  3.4 小结  44-46
  参考文献  46-47
第四章后继工作展望  47-50
  4.1 其他液晶分子构形对液晶相变温度的影响  47-48
  4.2 后继工作展望  48-49
  参考文献  49-50
致谢  50

向列相液晶相变的Monte Carlo模拟

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