Магнитоориентационный отклик ферронематика с наклонным сцеплением директора и намагниченности
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2021-2-48-58Ключевые слова:
жидкий кристалл, ферронематик, ориентационные переходы, магнитные частицыАннотация
В работе рассматриваются индуцированные магнитным полем ориентационные переходы в высокодисперсной суспензии ферромагнитных частиц в нематическом жидком кристалле – ферронематике. Исследуется случай, когда в отсутствие внешнего магнитного поля между направлениями директора жидкого кристалла и намагниченностью примесных частиц сохраняется постоянный угол преднаклона, при этом сцепление молекул жидкого кристалла с поверхностью феррочастиц считается мягким и планарным. Примером такой примеси могут служить ферромагнитные углеродные нанотрубки, намагниченные под некоторым углом к их длинным осям. На основе континуальной теории рассчитаны равновесные значения углов ориентации директора жидкого кристалла и намагниченности для разных значений угла преднаклона. Проведено сравнение результата расчетов с рассмотренным ранее случаем планарного сцепления директора и намагниченности. Получены аналитические выражения для определения ориентационной и магнитной структур ферронематика в случае слабых магнитных полей. Изучено намагничивание ферронематика для разных значений угла преднаклона.Библиографические ссылки
Bisoyi H. K., Kumar S. Liquid-crystal nanoscience: an emerging avenue of soft self-assembly. Chemical Society Reviews, 2011, vol. 40, pp. 306–319. DOI: 10.1039/b901793n
Draper M., Saez I. M., Cowling S. J., Gai P., Heinrich B., Donnio B., Guillon D., Goodby J. W. Self-Assembly and Shape Morphology of Liquid-Crystalline Gold Metamaterials. Advanced Functional Materials, 2011, vol. 21, pp. 1260–1278. DOI: 10.1002/adfm.201001606
Stamatoiu O., Mirzaei J., Feng X., Hegmann T. Nanoparticles in Liquid Crystals and Liquid Crystalline Nanoparticles. Topics in Current Chemistry, 2012, vol. 318, pp. 331–394. DOI: 10.1007/128_2011_233
Lisetski L., Soskin M., Lebovka N. Carbon Nanotubes in Liquid Crystals: Fundamental Properties and Applications. Physics of Liquid Matter: Modern Problems, Springer Proceedings in Physics, 2015, vol. 171, pp. 243–297. DOI: 10.1007/978-3-319-20875-6_10
Reznikov Y., Glushchenko A., Garbovskiy Y. Ferromagnetic and ferroelectric nanoparticles in liquid crystals / In: Lagerwall P. F. J., Scalia G. (Ed.) Liquid Crystals with Nano and Microparticles. World Scientific Publishing Co., 2016, pp. 657–693.
DOI: 10.1142/9789814619264_0019
Yadav S. P., Singh S. Carbon Nanotube Dispersion in Nematic Liquid Crystals: An Overview. Progress in Materials Science, 2016, vol. 80, pp. 38–76. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2015.12.002
Muševic I. Nematic Liquid-Crystal Colloids. Materials, 2018, vol. 11, no. 1, 24. DOI: 10.3390/ma11010024
Ingo Dierking. From colloids in liquid crystals to colloidal liquid crystals. Liquid Crystals, 2019, vol. 46, no. 13–14, pp. 2057–2074. DOI: 10.1080/02678292.2019.1641755
Chang C., Zhao Y., Liu Y., An L. Liquid crystallinity of carbon nanotubes. RSC Advances, 2018, vol. 8, no. 28, pp. 15780–15795. DOI: 10.1039/c8ra00879e
Chausov D.N., Kurilov A.D., Belyaev V.V. Liquid crystal nanocomposites doped with rare earth elements. Liquid Crystals and their Application, 2020, vol. 20, no. 2, pp. 6–22. DOI: 10.18083/LCAppl.2020.2.6 (in Russian)
Brochard F., de Gennes P. G. Theory of magnetic suspensions in liquid crystals. Journal de Physique, 1970, vol. 31, no. 7, pp. 691–708. DOI: 10.1051/jphys:01970003107069100
Podoliak N., Buchnev O., Buluy O., Giampaolo D’Alessandro, Kaczmarek M., Reznikov Y., Sluckin T. J. Macroscopic optical effects in low concentration ferronematics. Soft Matter, 2011, vol. 7, no. 10, pp. 4742–4749. DOI: 10.1039/c1sm05051f
Burylov S., Petrov D., Lacková V., Zakutanská K., Burylova N., Voroshilov A., Skosar V., Agresti F., Kopčanský P., Tomašovičová N. Ferromagnetic and antiferromagnetic liquid crystal suspensions: Experiment and theory. Journal of Molecular Liquids, 2021, vol. 321, 114467. DOI: 10.1016/j.molliq.2020.114467
Liu Q., Ackerman P. J., Lubensky T. C., Smalyukh I. I. Biaxial ferromagnetic liquid crystal colloids. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016, vol. 113, pp. 10479–10484. DOI: 10.1073/pnas.1601235113
Zakhlevnykh A. N., Petrov D. A. Weak coupling effects and reentrant transitions in ferronematic liquid crystals. Journal of Molecular Liquids, 2014, vol. 198, pp. 223–233. DOI: 10.1016/j.molliq.2014.06.028
Makarov D. V., Zakhlevnykh A. N. Tricritical phenomena at the Fréedericksz transition in ferronematic liquid crystals. Physical Review E, 2010, vol. 81, no. 5, 051710. DOI: 10.1103/PhysRevE.81.051710
Porte G., Jadot J. P. A phase transition-like instability in static samples of twisted nematic liquid crystal when the surfaces induce tilted alignments. Journal de Physique, 1978, vol. 39, no. 2, pp. 213–223. DOI: 10.1051/jphys:01978003902021300
Blinov L. M., Chigrinov V. G. Electrooptic Effects in Liquid Crystal Materials. New York: Springer-Verlag, 1994. 464 p. DOI: 10.1007/978-1-4612-2692-5
Buluy O., Nepijko S., Reshetnyak V., Ouskova E., Zadorozhnii V., Leonhardt A., Ritschel M., Schöonhense G., Reznikov Y. Magnetic sensitivity of a dispersion of aggregated ferromagnetic carbon nanotubes in liquid crystals. Soft Matter, 2011, vol. 7, no. 2, pp. 644–649. DOI: 10.1039/C0SM00131G
Komogortsev S. V., Iskhakov R. S., Balaev A. D., Kudashov A. G., Okotrub A. V., Smirnov S. I. Magnetic properties of Fe3C ferromagnetic nanoparticles encapsulated in carbon nanotubes. Physics of the Solid State, 2007, vol. 49, pp. 734–738. DOI: 10.1134/S1063783407040233
Lynch M. D., Patrick D. L. Organizing carbon nanotubes with liquid crystals. Nano Letters, 2002, vol. 2, no. 11, pp. 1197–1201. DOI: 10.1021/nl025694j
Jeong H. S., Youn S. Ch., Kim Y. H., Jung H.-T. Orientation control of liquid crystals using carbon-nanotube–magnetic particle hybrid materials. Physical Chemistry Chemical Physics, 2013, vol. 15, no. 24, pp. 9493-9497. DOI: 10.1039/C3CP00052D
Scalia G. Alignment of Carbon Nanotubes in Thermotropic and Lyotropic Liquid Crystals. ChemPhysChem, 2010, vol. 11, no. 2, pp. 333–340. DOI: 10.1002/cphc.200900747
Burylov S. V., Raikher Yu. L. Macroscopic properties of ferronematics caused by orientational interactions on the particle surfaces. II. Behavior of real ferronematics in external fields. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 1995, vol. 258, pp. 123–141. DOI: 10.1080/10587259508034553
Kopčanský P., Tomašovičová N., Timko M., Koneracká M., Závišová V., Tomčo L. and Jadzyn J. The sensitivity of ferronematics to external magnetic fields // Journal of Physics: Conference Series, 2010, vol. 200, 072055. DOI: 10.1088/1742-6596/200/7/07205
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
