Formação de padrões em células híbridas com eixo-fácil planar variando no espaço em amostras nemáticas quirais

Abstract

Resumo: Neste trabalho foi estudada a formacao de texturas e defeitos em uma amostra de Cristal Liquido Colesterico (CLC) confinado entre dois substratos com ancoramento hibrido, isto e, um homeotropico e o outro planar. O substrato planar foi dividido em dominios cujo eixo-facil induziu um ancoramento variavel em x e y de acordo com a regiao, formando padroes quadrados, circulares e de triangulares. O estudo foi realizado baseado em simulacoes utilizando o Metodo de Monte Carlo. No modelo abordado, a dinâmica das moleculas do CLC foi descrita pelo potencial de GHRL quiral e a interacao com a superficie pelo potencial de Rapini-Papoular. A competicao energetica entre a tendencia da amostra em criar torcoes em seu volume com a de se alinhar com a direcao imposta pela superficie gera defeitos e padroes modulados. Na primeira parte foi estudada a relacao do passo p, o tamanho dos dominios Lx, e o angulo entre o eixo-facil dos dominios para a geometria formada por dominios quadrados, isto e, a geometria Plaid. Quando analisados os padroes gerados em funcao da razao Lx/p a configuracao de menor energia elastica foi para 10 × 10 dominios. Na segunda parte foram geradas texturas moduladas utilizando diferentes geometrias. A com menor valor para a energia elastica foi a textura gerada pela superficie Jumbo Dot (formada por circulos). As texturas geradas tem grande importância para a industria tecnologica, visto que podem ser utilizados para criar atenuadores opticos e redes de difracao, entre outros. Para complementar a pesquisa, o presenta trabalho traz uma revisao bibliografica a cerca dos conceitos basicos da fisica dos Cristais Liquidos.

Abstract: In this work, the formation of textures and defects in a sample of Cholesteric Liquid Crystal (CLC) confined between two substrates with hybrid anchoring, that is, one homeotropic and the other planar, was studied. The planar substrate was divided into domains whose easy axis induced variable anchoring in x and y according to the region, forming square, circular and triangle patterns. The study was carried out based on simulations using the Monte Carlo Method. In the approached model, the dynamics of the CLC molecules were described by the chiral GHRL potential and the interaction with the surface by the Rapini-Papoular potential. The energetic competition between the tendency of the sample to create torsions in its volume and that of aligning itself with the Direction imposed by the surface generates defects and modulated patterns. In the first part, the relationship of the step p, the size of the Lx domains, and the angle between the easy axis of the domains for the geometry formed by square domains, that is, the Plaid geometry. When the patterns generated by the Lx/p ratio were analyzed, the lowest elastic energy configuration was for 10 × 10 domains. In the second part, modulated textures were generated using different geometries. The one with the lowest value for elastic energy was the texture generated by the Jumbo Dot surface (formed by circles). The generated textures are of great importance for the technological industry, since they can be used to create optical attenuators and diffraction grids, among others. To complement the research, the present work brings a bibliographic review about the basic concepts of the physics of Liquid Crystals.