Magíster en Ciencias, Mención Física / La dinámica de interfases es un tópico de estudio que ha suscitado mucho interés en distintos contextos tales como el magnetismo, dinámica de poblaciones, óptica, por mencionar algunos. Una interfase es un borde o superficie que conecta espacialmente dos estados de equilibrio y que puede exhibir dinámica. Por otro lado, es de especial interés el estudio de este tipo de dinámicas en cristales líquidos, materiales conocidos especialmente por sus aplicaciones en dispositivos electro-ópticos. Esta tesis tiene como objetivo principal el estudio de la dinámica de interfases en cristales líquidos nemáticos en diferentes situaciones experimentales. Para esto, este trabajo contempla la realización de tres experimentos distintos junto con estudios teóricos de los mismos. El primer experimento trata sobre la inestabilidad zig-zag de una red de paredes de Ising en un cristal líquido nemático inserto en una celda \emph{in--plane switching}. Esta celda de cristal líquido contiene micro-electrodos interdigitales tallados con forma de peine a la que se aplica voltaje. Estas interfases llamadas paredes de Ising conectan dos estados simétricos de orientaciones moleculares diferentes. Cada pared de Ising aparece sobre cada electrodo como consecuencia del campo eléctrico inhomogéneo y a medida que se aumenta el voltaje la interfase desarrolla una inestabilidad transversal adoptando una forma de zig-zag. El fenómeno fue caracterizado experimentalmente en función de la amplitud y frecuencia del voltaje y se propuso una descripción teórica para explicar lo observado y se derivó. En el segundo experimento se utiliza el mismo tipo de celda pero con diferente anclaje de las moléculas. En este caso, el sistema exhibe frentes propagativos que conectan dos interfases equilibrio. Se observa que estos frentes son asimétricos en forma y velocidad. El fenómeno fue caracterizado experimentalmente y se propuso un modelo fenomenológico para describir la dinámica observada. En el tercer experimento se estudian frentes de foto-isomerización que conectan la fase nemática de un cristal líquido con la fase líquida isotrópica. El cristal líquido nemático se somete a un haz laser gaussiano gatillando la transición de fase a un estado líquido isotrópico produciendo un frente circular el que viaja a una posición estacionaria caracterizada por el punto de Maxwell. Se deriva a partir de primeros principios un modelo que da cuenta de la dinámica del frente observada. Los resultados obtenidos en esta tesis muestran que cristales líquidos excitados pueden exhibir una gran variedad de interfaces diferentes con dinámicas inesperadas. Este estudio provee información útil para futuras aplicaciones en dispositivos electro-ópticos o para control de defectos.

"El presente es el primero de una serie de artículos destinados a la divulgación de un tema que no está muy difundido en nuestro medio, pero que sin embargo es un tema de gran interés, no sólo desde el punto de vista fundamental sino también económico. Se trata de los cristales líquidos, los cuales son materiales que poseen propiedades intermediarias entre las de los sólidos y las de los líquidos, y que constituyen un nuevo estado de la materia.En este artículo se presenta una breve reseña histórica sobre el descubrimiento de los cristales líquidos, para luego pasar a describirlos y diferenciarlos de los sólidos y líquidos, tomando como referencia el orden molecular al interior de estos tres estados de la materia. Igualmente se dan diferentes clasificaciones basadas en tres criterios: a)medio empleado para los cambios de fase (temperatura: CL termotrópicos, y cambio de concentración: CL liotrópicos), b) reversibilidad de las transiciones de fase (enantiotrópicos: reversible, y monotrópicos: solamente durante el enfriamiento), y c) forma de las moléculas que conforman el material (calamíticos: forma de varilla, discóticos: forma de disco, etc.). Se discuten los requerimientos estructurales que deben poseer las moléculas para poder exhibir propiedades cristales líquidas o mesomorfas. Finalmente, se citan las propiedades físicas que hacen que estos materiales tengan gran aplicación en la fabricación de una gran variedad de pantallas digitales."

Tesis para optar al título de Químico / Se sintetizaron los compuestos denominado M6R8, M6R7q y el polímero PM6R8 para estudiar el efecto de un centro quiral en sistemas aquirales con fases antiferroeléctricas. Los compuestos se caracterizaron por Microscopía de luz polarizada y análisis térmico diferencial. El compuesto M6R8 presenta fases esmécticas A y C. El compuesto M6R7q no presenta características líquido cristalinas. El compósito formado por M6R7q al 33% con el polímero PM6R8, presenta propiedades líquido cristalinas. Se determinaron sus propiedades eléctricas por medición de su señal piroeléctrica y se compararon con PM6R8-33. La inclusión de un centro quiral ejerce un efecto negativo sobre las propiedades del sistema, probablemente al cambiar la estructura antiferroeléctrica original. Para comprobar el efecto del centro quiral, se realizaron cálculos teóricos usando dinámica molecular en los monómeros preparados. Se uso el software Moscito IV modificado, para que analice las características propias de los cristales líquidos usando el parámetro de orden. Un homólogo M68R con el centro aromático invertido, que desarrolla una fase nemática en vez de la esméctica A, se usó en el estudió para comparar las modelaciones moleculares de dichas moléculas. Las modelaciones corroboran los datos experimentales mostrando que M6R8 forma claramente una fase esméctica C a una temperatura dentro del rango experimental observado, al igual que la fase esméctica A. Para el M68R, también se predice la fase nemática. Para M6R7q, las simulaciones no desarrollaron mesofases. En este trabajo se establecieron las bases para desarrollar un modelo teórico de cristales líquidos, apoyado en dinámica molecular, para compuestos que presentan como grupo mesógeno un centro aromático que contiene al grupo salicilaldimino / Compounds M6R8 and M6R7q and the polymer PM6R8, were prepared to study the effect of the chiral center in antiferroelectric achiral systems. The compounds were characterized by polarizing light microscopy and differential thermal analysis. Compound M6R8 develop Sm A and C phases. M6R7q does not shows LC properties. The composite of M6R7q at 33% with PM6R8, develop liquid crystalline properties. Their electrical properties were determined by pyroelectric signal measurements and compared with PM6R8-33. The inclusion of a quiral centre in the monomer decreases the electric properties of the system, probably due to the lateral substitution that modifies the antiferroelectric nature of the system. In order to verify the chiral centre effect, theoretical calculations were carried out, using molecular dynamics in the prepared monomers. A modified software Moscito IV was used to analyze the proper characteristic of the liquid crystals through the order parameter. A homologous compound, M68R where the aromatic core is inverted, develops a nematic phase instead of the smectic A phase. It was used in this study to compare the molecular modelations of those molecules. The calculations corroborate the experimental data, showing that in M6R8 a smectic C phase can be clearly predicted at a temperature within the experimental temperature range, as well as the smectic A phase. In case of M68R the nematic phase was also predicted and for M6R7q, simulation also did not develop mesophases. In this work, the basis for the development of a theoretical model for liquid crystals were established, to be applied in molecular dynamics studies for mesogens bearing an aromatic mesogenic salicyl aldiminic group

In this thesis both the behavior of ascorbyl palmitate (Asc16) in solution and monolayers and the behavior of amiodarone (AMI) in solution were studied. Finally, liposomes with Asc16 and AMI were developed. The behavior of aqueous systems of Asc16 with and without different proportions of polyethylene glycol 400 (PEG400) were described. Differential scanning calorimetry (DSC) and polarizing microscopy (MOP) were both used to draw four phase diagrams. The aqueous system below C ~ 0.48 w/w shows hydrated crystals in an isotropic liquid, which become a lamellar liquid crystal when heated. Above this concentration, a cubic liquid crystal appears before the lamellar mesophase. Two different kind of water, other than bulk, using DSC was detected: a first hydration shell, which does not melt and is then undetectable though plausible to infer with DSC; and a second hydration layer. The number of water molecules of this shell decreases as the surfactant concentration increases. Asc16 systems with different propor-tions of PEG400 and water show similar textures to those in the aqueous system. The addition of PEG400 to the Asc16water system shifts the limits of the liquid crystalline domains to lower temperature and surfactant concentration. Neither phases described in this work nor water behavior in Asc16-water systems were found in the literature. The surface behavior of Asc16 was studied by Langmuir monolayers (LM) and Brewster angle microscopy (BAM). Depending on subpha-se conditions Asc16 forms stable monolayers at room tempera-ture and shows phase transition from a liquidexpanded to a liquid-condensed or a crystalline phase. Both condensed phases show preferential growth and small flowerlike domains depending on the charge density. Adsorption (AD) of Asc16 in lipids monolayers have shown that stable mixed monolayers of Asc16 and DMPC that have been formed. These three techni-ques (ML, BAM and AD) were not found to be previously used together to describe bidimensional behavior of Asc16. Low concentrations AMI aqueous systems by many techniques and at various temperatures was studied. The Krafft point (TK) was determined. A partial phase diagram showing the critical micelle concentration (cmc) dependence on temperature, the solubility and a transition between a coacervate and an unstable gel below TK was drawn as a function of tempera-ture. This diagram, with a comprehension of structures for-med close to the Krafft point, was not previously reported in the literature. Liposomes systems of DMPC with Asc16 and DMPC with Asc16 and AMI were studied by generalized pola-rization (GP), size particle and zeta potential determinations. Liposomes stability was analyzed by means of the Derjaguin-Landau-Vervey-Overbeek (DLVO) theory. GP determinations shown that the three different concentrations of Asc16 used in liposomes did not disturbed DMPC membrane organization. Furthermore, modified DLVO theory predicted liposomes stability. The addition of AMI to the liposomes of DMPC plus Asc16 did not significantly affect the aggregates size. Litera-ture reports about either the use of Asc16 to prevent adverse effects produced by AMI or the development of liposomes with AMI and the Asc16 were not found. / En esta tesis se estudio tanto el comportamiento de palmitato de ascorbilo (Asc16) en solución como en monocapas, además del comportamiento de amiodarona (AMI) en solución. Final-mente se desarrollaron liposomas con Asc16 y AMI. Se des-cribió el comportamiento de sistemas acuosos de Asc16 sin y con diferentes proporciones de polietilenglicol 400 (PEG400). Se realizaron cuatro diagramas de fase usando calorimetría diferencial de barrido (CDB) y microscopia óptica de luz polarizada (MOP). Estos sistemas por debajo de ~ 0,48 w/w muestran cristales hidratados en un líquido isotrópico, los cuales se transforman en un cristal líquido laminar cuando son calentados. Por encima de esta concentración aparece un cristal líquido cúbico antes del laminar. Aplicando CDB fueron detectados dos tipos de agua diferente de la libre (bulk): el agua de la primera capa de hidratación, la cual no funde aunque puede ser inferida por CDB y una segunda capa de hidratación, cuyo número de moléculas de hidratación dismi-nuye a medida que aumenta la concentración de surfactante. Los sistemas de Asc16 con diferentes proporciones de PEG400 y agua muestran texturas similares a las del sistema Asc16 agua. La adición de PEG400 al sistema acuoso cambia los límites de existencia de los dominios de cristales líquidos hacia menores temperaturas y concentraciones de surfactante. To-das las fases descriptas en este trabajo además del compor-tamiento del agua en el sistema Asc16 agua no habían sido informadas en bibliografía previamente. El comportamiento superficial de Asc16 fue estudiado mediante monocapas de Langmuir (ML) y microscopia de ángulo de Brewster (BAM). Dependiendo de las condiciones de la subfase el Asc16 forma monocapas estables a temperatura ambiente las cuales mues-tran una transición de fase de líquido-expandido a líquido-condensado o a fase cristalina. Ambas fases condensadas muestran un crecimiento característico preferencial y peque-ños dominios en forma de flores dependiendo de la densidad de carga. La adsorción (AD) de Asc16 en monocapas fosfolipídi-cas ha mostrado la formación de monocapas mixtas estables de Asc16 y dimiristoilfosfocolina (DMPC). Estas tres técnicas (ML, BAM Y AD) no habían sido utilizadas en conjunto para describir el comportamiento bidimensional del Asc16. Siste-mas acuosos de AMI a bajas concentraciones fueron estudia-dos por diferentes técnicas a diversas temperaturas. Se deter-minó el punto de Krafft (TK). Se realizó un diagrama de fase parcial mostrando la dependencia de la concentración micelar crítica (cmc) con la temperatura; la solubilidad y mostrando una transición entre un coacervato y un gel inestable por debajo de la TK en función de la temperatura. Este diagrama, con una comprensión de las estructuras formadas en las cercanías del punto de Krafft, no había sido informado ante-riormente en la bibliografía. Sistemas liposomales de DMPC con Asc16 y de DMPC con Asc16 y AMI fueron estudiados por diferentes técnicas: polarización generalizada (GP), tamaño de partícula y potencial zeta. La estabilidad de los liposomas fue analizada por medio de la teoría Derjaguin-Landau-Vervey-Overbeek (DLVO). Las determinaciones de GP mostraron que las tres diferentes concentraciones de Asc16 usadas en los liposomas no perturbaron la organización de la membrana de DMPC. Además, una modificación de la teoría DLVO predijo la estabilidad de los liposomas. La adición de AMI a los liposo-mas de DMPC y Asc16 no modificó significativamente el tamaño de los agregados. No se ha encontrado información bibliográfica acerca del uso de Asc16 para prevenir los efectos adversos producidos por la AMI ni del desarrollo de liposomas con AMI y el Asc16.

El control de las organizaciones supramoleculares en materia condensada es un área de intensa investigación en el tema de los materiales orgánicos. En particular, la autoorganización en sistemas mesomórficos conduce a materiales donde la aniso-tropía del medio pone de manifiesto propiedades optoelec-trónicas de interés. En la búsqueda de cristales líquidos con propiedades nuevas o mejoradas se han realizado una gran variedad de combinaciones estructurales que han dado lugar a un gran número de materiales orgánicos mesomorfos con distintas formas, tamaños y polaridades. En este contexto, dos unidades mesogénicas rígidas unidas por un espaciador conformacionalmente flexible constituye un dímero cristalino líquido. El comportamiento mesogénico de los dímeros es más sensible a las variaciones estructurales que el comportamien-to de los compuestos calamíticos diméricos. El objetivo cen-tral de este trabajo fue la síntesis y caracterización de las propiedades mesomórficas de estructuras diméricas zigzag y arqueadas, poniendo énfasis en estas últimas, donde los segmentos mesogénicos semirrígidos están formados por anillos aromáticos que están unidos directamente o mediante grupos carboxilato, -COO-, y el análisis de relaciones de estructura-propiedades mesomórficas haciendo hincapié en su capacidad para formar supraestructuras moleculares laminares esméc-ticas. Durante el transcurso de este trabajo se realizó la síntesis de cuatro series de dímeros cristalino líquidos y compuestos calamíticos, los cuales en conjunto suman más de cincuenta cristales líquidos nuevos que en su gran mayoría presentan fases laminares esmécticas. Su comportamiento mesomórfico se estudió posteriormente mediante microscopía de luz polarizada, calorimetría diferencial de barrido, difracción de rayos X a temperatura variable y en casos seleccionados, por dilatometría, diagrama de fases de mezclas binarias y difracción de rayos X de muestras orientadas. El análisis de los resultados experimentales y del modelado molecular mostró que el modelo intercalado a nivel local citado en la literatura no explicaba los resultados obtenidos para la organización esméctica en dímeros arqueados, en su lugar aparece como más exacto un modelo donde los dímeros se organizan local-mente en bicapas con desplazamientos verticales para maxi-mizar las interacciones cuadrupolares estabilizantes, despla-zamientos que causan cambios no periódicos en las capas a nivel mesoscópico. Aparentemente, existe en estos dímeros arqueados una tensión entre la minimización de interacciones dipolares desfavorables y el llenado del espacio eficiente. Para aliviar esta competencia, se adoptan estructuras esmécticas no convencionales en las cuales ambos factores pueden ser minimizados, incluyendo fases esmécticas tipo de Vries que son de interés tecnológico en el campo de los cristales líqui-dos ferro- y antiferroelectricos. Los criterios de diseño mole-cular empleados durante este trabajo fueron: a) elección inicial del bifenilo como mesógeno por su estabilidad térmica y química con grupos carboxílicos o éteres como conectores y variación en la orientación interna de los mesógenos, y por ende la del dipolo asociado al mesógeno b) variación de las longitudes de los conectores flexibles y de las cadenas terminales alifáticas c) aumento de la flexibilidad y polaridad del mesógeno utilizando el grupo benzoiloxibenceno, d) varia-ción la polaridad y conformación de las cadenas terminales utilizando grupos etilenoxi, y extensión del mesógeno utilizan-do el grupo bifenilcarboxiloxibenceno. / Control over supramolecular organizations in condensed matter is an important matter in materials science and func-tional applications. In particular, self-assembly of mesomorphic systems led to materials were interesting optoelectronic properties sprig from the anisotropy of the media. In the search for novel or improved properties of liquid crystals, a vast array of structural combinations have been carried out resulting in a great number of shapes, sizes and polarities of mesomorphic organic materials. In this context, two rigid me-sogenic units connected by a conformationally flexible spacer constitute a liquid crystal dimer. Their mesomorphic behavior is more sensitive to structural modifications than the behavior of calamitic compounds. Our aim was to study the synthesis and characterization of the mesomorphic properties of dimeric zigzag and bent structures, stressing the analysis on the later, where the semirigid mesogenic groups consist of aroma-tic rings tethered by carboxylic groups, -COO-, emphasizing on their ability to form smectic layered organizations of nanoscopic size. Four structurally related dimeric liquid crystal series mostly smectic bent-shaped dimers, and several cala-mitic liquid crystal, that add to more than fifthty new liquid crystal compounds were synthesized. Then, the mesomorphic behaviour of dimers was analyzed by a combination of polari-zing optical microscopy, differential scanning calorimetry, temperaturedependent X-ray diffraction, phase diagrams of binary mixtures, computational techniques and, in selected cases, by dilatometry and X-ray diffraction on oriented samples. The analysis of experimental results and molecular modeling showed that the intercalated model cited in the literature did not explain the results obtained for the smectic organizations display by the bent-shaped dimers. Instead, it seems to be more appropiate a model where dimers organize locally in monolayers with vertical shifts to maximize the stabilizing quadrupolar interactions, therefore these shifts produce non-periodical modifications in the layers at the mesoscopic level. Apparently, in these dimers there is a tension between the minimization of unfavourable dipolar interaction and the efficient filling of the space. To release this tension, bent-shaped dimers adopt non-conventional layered organizations in which both factors can be equilibra-ted, including smectic phases of deVries-type which are of technological interes in the ferro- and antiferroelectric liquid crystals field. The criteria chosen for the molecular design were: a) To use biphenyl as a mesogen due to its great thermal and chemical stability with carboxylic or ether groups as connector and we synthesized a series of bent-shaped dimers in which the mesogens differ in their relative orienta-tion along the long molecular axis of the dimers. b) To intro-duce length variation of the aliphatic flexible spacers and terminal chains. c) To increase mesogenic flexibility and pola-rity using the benzoyloxyphenylene group, d) To modify conformational flexibility and polarity of terminal chains using ethyleneoxy groups instead of aliphatic ones and to extend the mesogen length using the biphenylcarboxyloxyphenylene group.

Memoria para optar al título de Químico / Se estudiaron mezclas de tres monómeros líquidos cristalinos con fullereno: dos de ellos son azo compuestos A6OA12 y A6A12, y el tercero una imina, A11R6. No se apreció una buena miscibilidad entre dichos compuestos y fullereno utilizando técnicas de microscopia de luz polarizada y Análisis Térmico Diferencial. Un mejor resultado se obtuvo al utilizar un compósito del tipo polímero:monómero, el cual posee comportamiento antiferroeléctrico. Se obtuvieron mezclas homogéneas que fueron posteriormente dispuestas en celdas de 6,8 μm. Las celdas fueron sometidas al proceso de poling y estudiadas utilizando la técnica piroeléctrica. Las mezclas polímero:monómero con fullereno no perdieron sus propiedades antiferroeléctricas. Se observó un considerable aumento en el valor del coeficiente piroeléctrico. Este aumento se atribuye a un aumento en la absorción de luz y por tanto térmica por parte del compósito en longitudes de onda en el infrarrojo aportadas por el fullereno. Los incrementos registrados en las curvas piroeléctricas fueron más de dos veces amplificados con respecto al composito sin fullereno, a concentraciones tan baja como 2,1% en la mezcla. Es posible considerar aplicaciones de este material en sensores o para el desarrollo de celdas fotovoltaica de alta eficiencia / Mixtures of three liquid crystalline fullerene monomers were studied: two of them are azo compounds A6OA12 and A6A12, and the third one an imine, A11R6. Good miscibility between these fullerene and the monomeric compounds was not appreciated using techniques of polarized light microscopy and differential thermal analysis. A better result was obtained by using composite of polymer:monomer, which had been probed to exhibit antiferroelectric behavior. Homogeneous mixtures with fullerene were then arranged into cells of 6.8 microns. The cells were subjected to the poling process and studied using the pyroelectric technique. The mixtures polymer:monomer and fullerene did not lose its antiferroelectrics properties. A considerable increase in the value of the pyroelectric coefficient was observed. This increase is attributed to an increase in light absorption and thus heat in the composite provided by the fullerene inclusion at the near infrared. The pyroelectric curves were more than two times amplified compared with the composite without fullerene, at concentrations as low as 2.1% in the mixture. Applications as sensors of this material or for the development of high efficiency photovoltaic cells may be expected for these materials

Existen diversos métodos para medir la longitud de onda de la luz. Uno de estos métodos está basado en la relación que existe entre la longitud de onda y los patrones de moteado. La implementación de este método consiste en hacer ingresar luz con un ancho espectral peque˜no sobre un extremo de una fibra óptica multimodal, para generar patrones de moteado a la salida de la fibra óptica. Estos patrones de moteado se relacionan con las longitudes de onda que contiene la luz que ingresa a la fibra óptica. En el presente trabajo se propone una nueva implementación que consiste en usar una pantalla de cristal líquido (LCD) en vez de una fibra óptica, para obtener patrones de moteados m´as estables frente a las vibraciones mecánicas a las que está expuesto el arreglo experimental. Los resultados indicaron que es posible implementar el método usando LCDs. Estos dispositivos ofrecen una mayor resistencia al ruido mecánico y mejoran la reproducibilidad de los patrones de moteado generados. / Tesis

Los dímeros cristalino líquidos curvados presentan un gran interés debido a la potencial generación de nuevas mesofases no convencionales, donde a los factores tradicionales que influencian el mesomorfismo como forma, tamaño y polaridad molecular se agrega la variable conformacional, que origina fases quirales a partir de dímeros curvados aquirales. Estas propiedades notables están relacionadas con la capacidad de los dímeros acodados aquirales de quedar fijos, en estado condensado de las mesofases, en conformaciones curvadas-torcidas quirales. Durante este trabajo se sintetizaron y se analizó el comportamiento mesomórfico de tres series de dímeros acodados con distintos grupos mesogénicos, que presentan una estructura general de tipo apolar-polar-apolar-polar-apolar, haciendo incapié dentro de cada serie en el efecto de aumentar el componente apolar sobre el mesomorfismo de estos dímeros con segmentos semirígidos aromáticos como partes polares y cadenas alifáticas apolares como espaciadores y cadenas terminales. En la primera serie estudiada, con grupos estilbenos como mesógenos, se observó que la disposición ortogonal dimérica daba lugar a una mesofase fluida SmCA ópticamente biaxial que por elongación de las cadenas terminales producía una fase fluida SmA ortogonal, que es no convencional en dímeros curvados. En la segunda serie con grupos bifenilcarboxiloxibenceno se obtuvo evidencia térmica y estructural que sugiere que sus transiciones SmC-SmA son no convencionales, posiblemente de tipo de Vries. Finalmente, varios homólogos de la última serie estudiada de dímeros acodados, con grupos difenilimino como mesógenos, forman estructuras laminares complejas denominadas conglomerados oscuros. La serie estudiada aquí es la única, dentro de cuatro series estructuralmente isoméricas, que presenta este comportamiento no convencional. Es claro que los dímeros cristalino líquidos curvados si bien son una fuente de nuevas mesofases no convencionales con potenciales aplicaciones tecnológicas, la naturaleza de estas mesofases y sus relaciones estructura-propiedad todavía ofrecen muchos interrogantes. / Bent liquid crystalline dimers are of great interest due to the potential generation of new unconventional mesophases, where to the traditional factors that influence mesomorphism, such as shape, size, and molecular polarity, is added the conformational variable, which originates chiral phases from achiral bent dimers. These remarkable properties are related to the ability of the achiral bent dimers to remain fixed, in the condensed state of the mesophases, in chiral twist-bent conformations. During this work, we synthesized and analyzed the mesomorphic behavior of three series of bent dimers with different mesogenic groups, which present a general apolar-polar-apolar polar-apolar type structure, emphasizing within each series the effect of increasing the apolar component on the mesomorphism of these dimers with aromatic semirigid segments as polar parts and apolar aliphatic chains as spacers and terminal chains. In the first series studied, with stilbene groups as mesogens, it was observed that the orthogonal dimeric arrangement gave rise to an optically biaxial SmCA fluid mesophase that by elongation of the terminal chains produced an orthogonal SmA fluid phase, which is unconventional in curved dimers. In the second series with biphenylcarboxyloxybenzene groups, thermal and structural evidence was obtained suggesting that their SmC-SmA transitions are unconventional, possibly of the de Vries type. Finally, several homologues of the last studied series of layered dimers, with diphenylimino groups as mesogens, form complex lamellar structures called dark conglomerates. The series studied here is the only one, within four structurally isomeric series, to exhibit this unconventional behavior. It is clear that while bent liquid crystalline dimers are a source of new unconventional mesophases with potential technological applications, the nature of these mesophases and their structure-property relationships still offer many questions.

Magíster en Ciencias, Mención Física / Esta tesis está enfocada en el estudio de singularidades de fase en el contexto de auto organización en sistemas fuera del equilibrio. Nuestra investigación estuvo focalizada en comprender el surgimiento de vórtices en una válvula de cristal líquido nemático (LCLV por sus siglas en inglés) con anclaje homeotrópico iluminada con un haz gaussiano. Este sistema físico permite la creación de vórtices ópticos que son auto-inducidos y que tienen auto-alineamiento, así como la inducción de vórtices positivos en el cristal líquido. En el primer capítulo se derivó desde principios fundamentales una ecuación que modela este sistema. Inicialmente se analizó el campo eléctrico aplicado y luego se derivó una ecuación de amplitud. Esta ecuación corresponde a una generalización de la ecuación de Ginzburg- Landau con un término anisotrópico y forzamiento espacial. En el segundo capítulo la ecuación anisotrópica de Ginzburg-Landau fue estudiada, caracterizando la solución tipo vórtice. Dos tipos de vórtices positivos fueron identificados. Se calculó la energía de estas soluciones y se mostró cómo intercambian estabilidad a través de una bifurcación transcrítica degenerada dependiente del parámetro anisotrópico. Se caracterizó el vórtice negativo perturbativamente y se calculó su energía numéricamente. En el tercer capítulo se realizó un análisis numérico de la ecuación anisotrópica forzada de Ginzburg-Landau. Se mostró cómo el forzamiento induce un sólo vórtice positivo en el centro del voltaje aplicado, lo que nos permitió comprender las observaciones experimentales.Este mecanismo de anclaje nos permitió concebir la posibilidad de crear redes programables de vórtices con una configuración espacial arbitraria. Esto fue experimentalmente confirmado usando una adecuada configuración de la LCLV. Posteriormente, se adaptó nuestra ecuación para considerar diferentes rayos de luz, lo que mostró numéricamente redes de vórtices en concordancia con las observaciones experimentales. En el último capítulo se estudió la dinámica de dislocaciones en un patrón anisotrópico. Se derivó una ecuación de amplitud enmendada para la ecuación anisotrópica de Swift-Hohenberg. En esta ecuación de amplitud, las dislocaciones aparecen como vórtices cuya dinámica fue caracterizada, permitiendo predecir la existencia de pares de dislocaciones estacionarios, lo que fue confirmado numéricamente. Los resultados obtenidos en esta tesis muestran que las singularidades de fase son un fenómeno omnipresente en la naturaleza, que pueden ser descritas en una manera unificada mediante ecuaciones de amplitud. A su vez, estas ecuaciones pueden relacionarse con el contexto físico específico, cerca de sus puntos críticos.

En esta tesis se estudia a fondo el modelo más realista posible que describe la propagación de luz, en los regímenes lineal y no lineal, paraxial, en celdas planares de cristales líquidos nemáticos. Se tratan los casos unidimensionales y bidimensionales, así como la evolución de campo óptico en estas estructuras de tamaños micrométricos. De esta forma se detallan aspectos como la influencia de la no linealidad no local en estos dispositivos, o el efecto de la anisotropía, tanto en el plano de evolución en el régimen unidimensional, como en el plano transversal del estudio bidimensional de dispositivos. Además se estudian regímenes de trabajo, inexplorados hasta ahora, de las ecuaciones que definen la posición del cristal líquido unidimensional, al hacer uso de condiciones de contorno asimétricas. Esta configuración permite la aparición de un régimen lineal fuertemente confinante, basado en la inducción de guías de variación gradual del índice de refracción. La condición de frontera define el número de guías inducidas para un mismo dispositivo. Se caracteriza el comportamiento de estos dispositivos en los regímenes lineal y no lineal. Desde el punto de vista numérico, se emplea el método de diferencias finitas para resolver las ecuaciones diferenciales en derivadas parciales involucradas. Los sistemas de ecuaciones no lineales a que nos conduce el método numérico se resuelven con técnicas iterativas estándar como el método Newton-Raphson. Se emplean técnicas numéricas avanzadas como el empleo de métodos de dirección alternada (o métodos semi-implícitos) para mejorar las prestaciones computacionales de nuestros códigos. Además introducimos una novedosa condición de contorno transparente que aplicamos con éxito a las ecuaciones de distribución de campo eléctrico bidimensional y la ecuación de distribución del ángulo de torsión del cristal líquido. Esto nos permite mejorar aún más los tiempos de cómputo en la simulación de dispositivos complejos. Por último, en el ter / Orquín Serrano, I. (2012). Simulación de dispositivos ópticos de cristal líquido. Análisis de la propagación lateral en el régimen lineal y en el no lineal [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16381 / Palancia