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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/1698 |
| Date | 07 December 2011 |
| Creators | Pereira, Maria Socorro Seixas |
| Contributors | Lyra, Marcelo Leite, http://lattes.cnpq.br/0907001903528428, Oliveira, Ítalo Marcos Nunes de, http://lattes.cnpq.br/0233665338105542, Silva, Glauber José Ferreira Tomaz da, http://lattes.cnpq.br/8964946246608547, Araújo, Maria Tereza de, http://lattes.cnpq.br/4635081311434850, Barbosa, Márcia Cristina Bernardes, http://lattes.cnpq.br/7216344229807186, Oliveira, Elizabeth Andreoli de, http://lattes.cnpq.br/8160106540121483 |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, Brasil, Programa de Pós-Graduação em Física da Matéria Condensada, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1698/2/license.txt, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1698/1/Transi%C3%A7%C3%B5es+de+fase+e+efeitos+da+adi%C3%A7%C3%A3o+de+nanopart%C3%ADculas+em+sistemas+l%C3%ADquido-cristalinos.pdf |
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