00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Tese
Título: Surface and electric field effects on phase transitions in smectogenic Systems involving the Smectic-Cp Phase
Autor(es): Oliveira, Ellena Juliana Lins de
Primeiro Orientador: Oliveira, Italo Marcos Nunes de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Pereira, Maria Socorro Seixas
metadata.dc.contributor.referee1: Cavalcanti, Solange Bessa
metadata.dc.contributor.referee2: Matias, Fernanda Selingardi
metadata.dc.contributor.referee3: Izzo, Dora
metadata.dc.contributor.referee4: Almeida, Roberta Rarumy Ribeiro de
Resumo: Esta tese investiga os efeitos da superfície e de tamanho finito nas transições de fase de filmes livremente suspensos e os efeitos de campo elétrico no bulk na fase esmética-C. Inicialmente, é feita uma revisão dos modelos microscópicos existentes e amplamente utilizados para a descrição das transições de fase em sistemas lineares apresentando fases nemática e esmética A. Em seguida, revisamos o modelo desenvolvido por Govind e Madhusudana, descrevendo a transição de fase do esmética-C–esmética-A. Motivados por sua abordagem, propomos um novo modelo teórico para descrever as transições de fase em sistemas que apresentam a fase esmética C. Usando um potencial de campo médio para uma partícula, mostramos que o diagrama de fase de compostos líquidos-cristalinos com um pequeno dipolo transversal pode ser razoavelmente descrito quando a contração das camadas esméticas induzida pela inclinação das moléculas é considerada e com um número reduzido de parâmetros do modelo. Com o objetivo de estender o modelo proposto para filmes livremente suspensos, o modelo de McMillan-Mirantsev para filmes livremente suspensos na fase esmética-A é revisado. O modelo introduzido por Mirantsev mostra que o ancoramento superficial estabiliza a fase esmética para temperaturas acima da temperatura de transição do bulk. Considerando um perfil do ângulo de inclinação e uma versão discreta do potencial de campo médio para uma partícula, a interação do ancoramento superficial e os efeitos de tamanho finito afetam o comportamento dos parâmetros de ordem nos filmes livremente suspensos na fase esmética-C. A temperatura de transição mostra-se dependente do ordenamento da superfície e da espessura do filme. A ordem orientacional imposta pelo ancoramento superficial estabiliza o parâmetro de ordem de inclinação na superfície do filme acima da temperatura de transição esmética-C–esmética-A do bulk. As camadas superficiais conse quentemente permanecem na fase de esmética-C, enquanto as camadas centrais sofrem uma transição de fase de esmética-C–esmética-A. O efeito de um campo elétrico externo é considerado em amostras no bulk da fase esmética-C, induzindo uma reorientação do vetor diretor possibilitando a supressão da fase isotrópica e o aparecimento de fases nemáticas residuais e induzidas pelo campo.
Abstract: This thesis investigates surface and finite size effects on the phase transitions of free-standing smectic-C films and electric field effects in the bulk. Initially, a review is given of existing and widely used microscopic models for the description of phase transitions in liquid-crystalline systems presenting nematic and smectic-A phases. We then review the model developed by Govind and Madhusudana, describing the smectic-C–smectic-A phase transition. Motivated by their approach, we propose a new theoretical model to describe phase transitions in systems presenting the smectic-C phase. Using a single-particle mean-field potential, we show that the phase diagram of liquid-crystalline compounds with a small transverse dipole can be reasonably described when the tilt-induced contraction of smectic layers is considered and with a reduced number of model parameters. Aiming to extend the proposed model for freely suspended films, McMillan-Mirantsev’s model for free-standing smectic-A films is reviewed. The model introduced by Mirantsev shows that surface anchoring stabilises the smectic hase for temperatures above the bulk transition temperature. Considering a tilt angle profile and a discrete version of the single-particle mean-field potential, the interplay of surface anchoring and finite size effects affects the behaviour of the order parameters in free-standing smectic-C films. The transition temperature is shown to depend on surface ordering and film thickness. The orientational order imposed by surface anchoring is shown to stabilise the tilt order parameter in the film surface above the bulk smectic-C–smectic-A transition temperature. Surface layers therefore remain in the smectic-C phase, while the central layers undergo a smectic-C–smectic-A phase transition. The effect of an external electric field is considered in smectic-C bulk samples, inducing a reorientation of the irector vector and thus enabling the suppression of the isotropic phase and the appearance of residual and field-induced nematic phases.
Palavras-chave: Cristais líquidos
Fases esméticas
Campos elétricos
Efeitos de superfície
Cristais líquidos - Transições de fase
Filmes esméticos livremente suspensos
Liquid crystals
Smectic-C phase
Surface effects
Electric field effects
Phase transitions
Free-standing films
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: OLIVEIRA, Ellena Juliana Lins de. Surface and electric field effects on phase transitions in smectogenic Systems involving the Smectic-Cp Phase. 2024. 121 f. Tese (Doutorado em Física) – Programa de Pós-Graduação em Física, Instituto de Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14663
Data do documento: 22-out-2021
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