Кулоноподібна пружна взаємодія в колоїдах рідинних кристалів
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.10.684Ключові слова:
рiдиннокристалiчнi колоїди, кулонiвська взаємодiя, пружна взаємодiя, м’яка речовинаАнотація
Ця стаття присвячена пам’ятi мого вчителя П.М. Томчука та мiстить огляд його важливих результатiв, отриманих в однiй з багатьох галузей теоретичної фiзики, де були запропонованi новi рiшення та пiдходи, а саме, в теорiї колоїдiв рiдинних кристалiв. Запропоновано теоретичний пiдхiд до опису далекосяжної пружної взаємодiї мiж частинками, зануреними в рiдинний кристал. Показано, що характер взаємодiї мiж частинками визначається порушенням симетрiї розподiлу пружного поля директора навколо кожної частинки. Порушення симетрiї спричинене деформацiями поля директора поверхнею частинки, введеної в рiдинний кристал. У випадках, коли частинки викликають деформацiю з ненульовим обертальним моментом, передбачається кулоноподiбна взаємодiя мiж ними. Крiм того, визначено, що кулонiвська взаємодiя вiдбувається у випадках взаємодiї частинки з областю деформацiї, що характеризується певним розподiлом пружного поля. У статтi представлено експериментальнi данi, що пiдтверджують теоретичнi передбачення кулонiвської взаємодiї макроскопiчних частинок, занурених у рiдинний кристал.
Посилання
1. B.I. Lev, P.M. Tomchuk. Interaction of foreign macrodroplets in a nematic liquid crystal and induced supermolecular structures. Phys. Rev. E 59, 591 (1999).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.59.591
2. B.I. Lev, S.B. Chernyshuk, P.M. Tomchuk, H. Yokoyama. Symmetry breacing and interaction of colloidal particles in nematic liquid crystals. Phys. Rev. E 65, 021709 (2002).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.65.021709
3. S.B. Chernyshuk, B.I. Lev, H. Yokoyama. Collective effects in doped nematic liquid crystals. J. Exp. Theor. Phys. 93, 760, (2001).
https://doi.org/10.1134/1.1420444
4. B.I. Lev. The ground state and the character of the interaction between colloidal particles in a liquid crystal. arXiv:1311.1878v1 [cond-mat.soft] 8 Nov2013.
5. B.I. Lev, S.B. Chernyshuk, O.M. Tovkach. Elastic monopoles and external torques in nematic liquid crystal colloids. arXiv:1311.4593v1 [cond-mat.soft] 19 Nov 2013.
6. V. Nazarenko, A. Nych, B. Lev. Crystal structure in nematic emulsion. Phys. Rev. Lett. 87, 075504 (2001).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.075504
7. I.I. Smalyukh, S. Chernyshuk, B.I. Lev, A.B. Nych, U. Ognysta, V.G. Nazarenko, O.D. Lavrentovich. Ordered droplet structures at the liquid crystal surface and elastic capillary colloidal interactions. Phys. Rev. Lett. 93, 117801 (2004).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.117801
8. I. Muˇseviˇc, M.ˇSkarabot, U. Tkalec, M. Ravnik, S.ˇZumer. Two-dimensional nematic colloidal crystals self-assembled by topological defects. Science 313, 954 (2006).
https://doi.org/10.1126/science.1129660
9. P. Poulin, H. Stark, T.C. Lubensky, D.A. Weitz. Novel colloidal interactions in anisotropic fluids. Science 275, 1770 (1997).
https://doi.org/10.1126/science.275.5307.1770
10. P. Poulin, D.A. Weitz. Inverted and multiple nematic emulsions. Phys. Rev. E 57, 626 (1998).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.57.626
11. J. Loudet, P. Barois, P. Poulin. Colloidal ordering from phase separation in a liquid-crystalline continuous phase. Nature 407, 611 (2000).
https://doi.org/10.1038/35036539
12. T.C. Lubensky, D. Pettey, N. Currier, H. Stark. Topological defects and interactions in nematic emulsions. Phys. Rev. E 57, 610 (1998).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.57.610
13. H. Stark. Director field configurations around a spherical particle in a nematic liquid crystal. Eur. Phys. J. B 10, 311 (1999).
https://doi.org/10.1007/s100510050860
14. E.D. Belockii, B.I. Lev, P.M. Tomchuk. Pisma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 31, 573 (1980).
15. P.G. de Gennes, J. Prost. The Physics of Liquid Cristals (Clarendon Press, 1993).
https://doi.org/10.1093/oso/9780198520245.001.0001
16. F. Brochard, P.G. De Gennes. J. Phys. 31, 691 (1970) (Paris).
https://doi.org/10.1051/jphys:01970003107069100
17. I.I. Smalyukh, O.D. Lavrentovich, A.N. Kuzmin, A.V. Kachynski, P.N. Prasad. Elasticity-mediated self-organization and colloidal interactions of solid spheres with tangential anchoring in a nematic liquid crystal. Phys. Rev. Lett. 95, 157801 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.157801
18. I.I. Smalyukh, A.N. Kuzmin, A.V. Kachynski, P.N. Prasad, O.D. Lavrentovich. Appl. Phys. Lett. 86, 021913 (2005).
https://doi.org/10.1063/1.1849839
19. J. Kotar, M. Vilfan, N. Osterman, D. Babiˇc, M.ˇCopiˇc, I. Poberaj. Interparticle potential and drag coefficient in nematic colloids. Phys. Rev. Lett. 96, 207801 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.207801
20. M.ˇSkarabot, M. Ravnik, S.ˇZumer, U. Tkalec, I. Poberaj, D. Babiˇc, N. Osterman, I. Muˇseviˇc. Interactions of quadrupolar nematic colloids. Phys. Rev. E 77, 031705 (2008).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.77.031705
21. M.ˇSkarabot, M. Ravnik, S.ˇZumer, U. Tkalec, I. Poberaj, D. Babiˇc, N. Osterman, I. Muˇseviˇc. Two-dimensional dipolar nematic colloidal crystals. Phys. Rev. E 76, 051406 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.76.051406
22. U. Ognysta, A. Nych, V. Nazarenko, I. Muˇseviˇc, M.ˇSkarabot, M. Ravnik, S.ˇZumer, I. Poberaj, D. Babiˇc. 2D interactions and binary crystals of dipolar and quadrupolar nematic colloids. Phys. Rev. Lett. 100, 217803 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.217803
23. S. Ramaswamy, R. Nityananda, V.A. Gaghunathan, J. Prost. Power-law forces between particles in a nematic. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 288, 175 (1996).
https://doi.org/10.1080/10587259608034594
24. A. Nych, U. Ognysta, M. Skarabot, M. Ravnik, S. Zumer, I. Musevic. Assembly and control of 3D nematic dipolar colloidal crystals. Nature Commun. 4, 1489 (2013).
https://doi.org/10.1038/ncomms2486
25. B. Lev, A. Nych, U. Ognysta, S.B. Chernyshuk, V. Nazarenko, M.M. Skarabot, I. Poberaj, D. Babich. N. Osterman, I. Musevic. Anisotropic laser trapping in nematic colloidal dispersion. Eur. Phys. J. E 20, 215 (2006).
https://doi.org/10.1140/epje/i2006-10015-3
26. P.G. de Gennes, J. Prost. The Physics of Liquid Crystals (Clarendon Press, 1993).
https://doi.org/10.1093/oso/9780198520245.001.0001
27. Beom-Kyu Lee, Sung-Jo Kim, Jong-Hyun Kim, Bohdan Lev. Coulomb-like elastic interaction induced by symmetry breaking in nematic liquid crystal colloids. Scientific Reports 7, 15916 (2017).
https://doi.org/10.1038/s41598-017-16200-z
28. S.H. Chen, N.M. Amer. Cellular structures in ferronematics. Phys. Rev. Lett. 51, 2298 (1983).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.51.2298
29. D. Pires, J-B. Fleury, Y. Galerne. Colloid particles in the interaction field of a disclination line in a nematic phase. Phys. Rev. Lett. 98, 247801 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.247801
30. S.L. Lopatnikov, V.A. Namiot. Interaction of macromolecules injected it to liquid crystal. Zh. Eksp. Teor. Fiz. 75, 361 (1978).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
