Structure formation of colloids in nematic liquid crystals

Abstract

We investigated the behaviour of colloidal particles suspended in nematic liquid crystals. These colloidal particles interact through elastic deformation of the nematic director field which can result in nontrivial collective behavior, leading to the formation of spatially modulated structures. In this paper, the formation of lattice structures is described both by computer simulations and by analytical theory. Effective interactions of the pairs of spherical macroparticles suspended in nematic liquid crystals have been suggested by many authors. Using these pairwise interactions, spatial structures are obtained by means of dynamic simulations. We have suggested a number of possible structures, which may be formed in multi-macroparticle systems. Regions of temperatures and concentrations are determined in which such a structure might appear.

Ми досліджуємо поведінку колоїдних частинок в нематичних рідких кристалах. Ці колоїдні частинки взаємодіють через пружну деформацію поля нематичного директора, що може спричинювати нетривіальну колективну поведінку, приводячи до формування просторово-модульованих структур. В цій статті формування ґраткових структур описується за допомогою як комп’ютерного моделювання, так і аналітичної теорії. Використовуючи раніше запропоновані ефективні парні взаємодії макрочастинок в нематичних рідких кристалах, методом динамічного моделювання отримано просторові структури. Запропоновано ряд можливих структур, які можуть формувати мульти-макрочастинкові системи. Визначено області температур і концентрацій, в яких такі структури можуть виникати.