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, μ, measured from experiments using distinct compounds, varies slightly
in the range 0.6 < μ < 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, μ, medido
experimentalmente usando compostos distintos, varia ligeiramente no intervalo 0.6 < μ < 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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/998 |
| Date | 19 December 2007 |
| Creators | Silva, Askery Alexandre Canabarro Barbosa da |
| Contributors | Lyra, Marcelo Leite, LYRA, M. L., Gléria, Iram Marcelo, Iram Gleria, Furtado, Claudio Benedito Silva, Furtado, Claudio |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, BR, Física geral; Física teórica e computacional; Mecânica estatística; Ótica; Ótica não linear; Proprie, Programa de Pós-Graduação em Física da Matéria Condensada, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| 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/998/1/Dissertacao_AskeryACanabarroBdaSilva_2008.pdf, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/998/2/Dissertacao_AskeryACanabarroBdaSilva_2008.pdf.txt |
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