V型液晶分子系統(tǒng)的蒙特卡羅模擬.pdf

1、液晶態(tài)作為物質(zhì)的第四態(tài)，既有液體的流動(dòng)性，又有類似晶體的有序性和各向異性。根據(jù)形成的條件不同，液晶可分為熱致液晶和溶致液晶，目前顯示器件中應(yīng)用的都是熱致液晶。根據(jù)分子排列的形式和有序性的不同，熱致液晶又分為向列相液晶、近晶相液晶和膽甾相液晶。其中，向列相液晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、粘度較低且工作溫度范圍較寬，被廣泛應(yīng)用于光電顯示器件中。
　　 近年來(lái)，雙軸向列相液晶在快速響應(yīng)顯示器件方面的應(yīng)用潛能引起了人們的廣泛關(guān)注，因?yàn)槠溲剌o軸轉(zhuǎn)動(dòng)要比沿主

2、軸翻轉(zhuǎn)節(jié)能和快捷得多。實(shí)際上，早在1970年，F(xiàn)reiser就在理論上提出分子形狀的各向異性會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生雙軸向列相。在實(shí)驗(yàn)中，早在1980年，人們就在溶致液晶中發(fā)現(xiàn)了雙軸相。而在熱致液晶中，直到2004年，人們才在V型液晶分子系統(tǒng)中證實(shí)雙軸向列相的存在。但是，理論預(yù)測(cè)結(jié)果表明系統(tǒng)的雙軸向列相最可能存在于當(dāng)V型分子夾角為109.47°附近的時(shí)候，而實(shí)驗(yàn)中的V型分子其夾角卻是140°，兩者相差甚遠(yuǎn)。值得注意的是實(shí)驗(yàn)中的V型分子沿分子角平分

3、線有一個(gè)很大的點(diǎn)偶極矩，本文的主要工作就是研究電偶極矩及其方向?qū)ο到y(tǒng)相變的影響。
　　 本文采用蒙特卡羅方法對(duì)帶有電偶極矩的V型液晶分子系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算，研究分子電偶極矩及其方向?qū)ο到y(tǒng)相變行為的影響。計(jì)算結(jié)果表明，系統(tǒng)將發(fā)生從各向同性相到單軸向列相（I-NU）、單軸向列相到雙軸向列相（NU-NB）以及各向同性相到雙軸向列相（I-NB）的相變。特別地，隨著分子偶極矩強(qiáng)度的增大，系統(tǒng)的朗道點(diǎn)，即（I-NB）相變不僅僅發(fā)生當(dāng)分子夾角為

4、θ=109.47°的正四面體角時(shí)，換句話說(shuō)，朗道點(diǎn)變成了一條朗道線。分子間的電偶極子-電偶極子相互作用使系統(tǒng)雙軸向列相的范圍通過(guò)壓縮單軸向列相或各向同性相來(lái)擴(kuò)大。此外，改變分子電偶極矩的方向發(fā)現(xiàn)，電偶極矩偏離角平分線的角度越大，系統(tǒng)的雙軸向列相范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，從而更穩(wěn)定。這或許可以解釋我們前面提到的理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合的現(xiàn)象。如果事實(shí)真是這樣，那么通過(guò)控制電偶極矩的強(qiáng)度及其方向，或許在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)雙軸向列相就不那么難了。