In the present work, we study the effects of external fields and surfaces on liquid-crystalline systems. Initially, we investigate the effects caused by the addition of ferroelectric nanoparticles in a nematic liquid crystal. Using the technique of molecular dynamics simulation, we estimate the density of liquid crystal molecules, the orientational order parameter, and the polar and azimuthal angle profiles as a function of the distance to the center of the immersed nanoparticle for different temperatures of the system. We observe that the presence of ferroelectric nanoparticles enhance the nematic order of the liquid-crystalline medium changing many properties above the transition temperature Tn — Iso. In the second moment, we determine the interaction mediated by elastic deformations between colloidal nanoparticles adsorbed on the surface of free-standing smectic films. In these films, the elastic-mediated force between the adsorbed particles have a long-range character, which contrasts with the character of short-range in films on a solid substrate. The study of phase transitions and critical phenomena in free-standing smectic films has been a subject of many theoretical and experimental works. The McMillan-Miranstsev mean-field approach was used to show that the additional orientational order imposed by the surface anchoring stabilizes the surface-induced smectic siSmA and nematic N phases, leading to he collapse of the tricritical point and to the emergence of a critical end point. Usually strongly anchored free-standing smectic exhibit a stepwise reduction in the thickness when the temperature is raised above the smectic-isotropic bulk transition temperature. In this study, we demonstrate that a layer trinning transition, induced by and external field, can occur in smectic films with negative dielectric anisotropy even below the bulk transition temperature. Using an extended McMillian's model, we show that when the field increases above the bulk transition field, the film thickness reduction is well described by a power law. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / No presente trabalho, estudamos os efeitos de superfícies e campos externos em sistemas líquido-cristalinos. Inicialmente, investigamos os feitos causados pela adição de nanopartículas ferroeléticas em um cristal líquido nemático. Utilizando a técnica de simulação por dinâmica molecular, estimamos a densidade de moléculas do cristal líquido, o parâmetro de ordem orientacional e os perfis dos ângulos polar e azimutal em função da distância ao centro da nanopartícula imersa. Foram consideradas diferentes temperaturas do sistema. Pudemos observar que a presença das nanopartículas ferroelétricas favorece a ordem nemática do meio líquido-cristalino, alterando muitas propriedades do meio acima da temperatura de transição Tn-Iso. Num segundo momento, determinamos a interação, mediada por deformações elásticas, entre nanopartículas coloidais adsorvidas em filmes esméticos livremente suspensos. Nesses filmes, a força de interação entre as partículas adsorvidas tem um caráter de longo alcance, o que contrasta com o comportamento de curto alcance em filmes sobre um substrato sólido. O estudo das transições de fase e fenômenos críticos em filmes esméticos livremente suspensos têm sido objeto de estudo de vários trabalhos teóricos e experimentais. Dentro desse contexto, nós estudamos a transição de fases esmética-nemática (SmA — N) que ocorre no centro de um filme livremente suspenso sujeito a um forte ancoramento superficial, promovido pelo gás ao seu redor. A aproximação de campo médio de McMillan-Mirantsev foi utilizada para mostrar que a ordem orientacional, imposta pelo ancoramento superficial, estabiliza as fases esmética induzida pela superfície (siSmA) e nemática (N), levando ao colapso do ponto tricrítico e ao aparecimento de um ponto crítico terminal. Usualmente, filmes esméticos livremente suspensos e fortemente ancorados apresentam uma redução camada por camada na espessura quando a temperatura aumenta acima da temperatura da transição esmético-isotrópico. Nesse trabalho, nós demostramos que uma transição por redução de camadas, induzida por um campo externo, pode ocorrer em filmes esméticos com anisotropia negativa, mesmo em temperaturas abaixo da temperatura de transição do bulk. Utilizando o mesmo modelo extendido de McMillan, nós mostramos que quando o campo cresce acima do valor do campo crítico, a redução da espessura do filme é bem descrita por uma lei de potência.

Liquid crystals exhibit a great variety of phases which differ one from another by their structure and physical properties. Near a phase transition, these mesoscopic phases are very sensitive to the surface interactions showing interfacial phenomena which are extraordinarily variable and interesting. The interaction between boundary surfaces and liquid crystal molecules results in surface layers with properties strongly different from the interior ones. For example, it is observed experimentally the unusual phenomenon of layer thinning upon heating. Above the bulk Smetic A - Isotropic transition temperature, the film is thinned to a low number of layers as the temperature increases. The temperature of these layer thinning transitions are related to the film thickness by means of a simple power-law. The characteristic exponent, &#956;, measured from experiments using distinct compounds, varies slightly in the range 0.6 < &#956; < 0.8. In this work, we investigate how surface effects modify the order parameter profiles in the vicinity of the Smectic-A-Isotropic (Sm A - I) transition in freestanding liquid crystal films using an extended mean-field approach which allows to incorporate explicitly the anchoring of the surface layers in the effective potential. We observed the contribution of the surface anchoring to the film stability. We found that there is a characteristic surface anchoring above which the bulk layers are less ordered than the surface ones. We also determine the characteristic exponent which governs the transition temperature dependence with the film thickness. We show that the different values of the exponents are related with the ratio between the size of the central rigid portion of the molecules and the typical layer spacing, as well as to the range of film thicknesses investigated. Our results qualitatively reproduce the main experimental findings concerning the layer thinning transitions in free-standing smectic films. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cristais líquidos exibem uma grande variedade de fases que diferem umas das outras por suas propriedades físicas e estruturais. Próximo a uma transição de fase, estes compostos são bastante sensíveis às interações superficiais apresentando fenômenos interfaciais que são extraodinariamente variados e interessantes. A interação entre as surperfícies limitantes e as moléculas de cristal líquido produz camadas superficiais com propriedades muito diferentes das camadas interiores do filme. Por exemplo, observa-se experimentalmente o fenômeno não-usual da redução de camadas ocasionado pelo aquecimento do filme. Acima da temperatura de transição esmética-A - Isotrópica da porção interior do filme, a amostra é reduzida para um número menor de camadas com o aumento da temperatura. A temperatura dessas transições por redução de camadas se relaciona com a espessura do filme por meio de uma lei de potência simples. O expoente característico, &#956;, medido experimentalmente usando compostos distintos, varia ligeiramente no intervalo 0.6 < &#956; < 0.8. Neste trabalho, investigamos como os efeitos de superfície modificam os perfis dos parâmetros de ordem na vizinhan¸ca da transição Esmética-A-Isotrópica (EsmA- I) em filmes de cristal líquido livremente suspensos, usando uma aproximação de campo médio estendida que permite incorporar explicitamente o ancoramento das camadas superficiais no potencial efetivo. Observamos a contribuição do ancoramento das superfícies para a estabilidade do filme. Encontramos que há um ancoramento superficial característico acima do qual as camadas da porção central do filme são menos ordenadas que as camadas da superfície. Também determinamos o expoente característico que governa a dependência da temperatura de transição com a espessura do filme. Mostramos que os diferentes valores dos expoentes estão relacionados com a razão entre o comprimento da porção central (rígida) das moléculas e o espaçamento típico entre as camadas, bem como com a espessura dos filmes estudados. Nossos resultados reproduzem qualitativamente os principais dados experimentais relacionados com as transições por redução de camadas em filmes esméticos livremente suspensos.