液晶-北京大学化学与分子工程学院课件

2019年2月杨爽化学学院高分子科学与工程系软物质和硬科学：微观到宏观的中间世界

II.软物质中的力、能量与相互作用方式I.前言V.自组装III.相变与朗道理论VI.特殊软物质体系的物理学：

胶体、高分子、凝胶、液晶分子IV.软物质中的微观运动形式第八章

液晶分子1.液晶：液体+晶体？分子取向长程有序，位置无序（mesophase）IsotropicphasePolarphaseNematicphase液晶相的分类1.溶致液晶(lyotropicliquidcrystalphase)：溶液中通过浓度调控形成液晶相。如溶液中的溶质分子体

系，两亲分子组装的层状相、柱状相；长棒状分子；生物膜等。2.热致液晶(thermotropicliquidcrystalphase)：

有机分子从固晶相加热熔化后（熔点）形成液晶相，更高温度下

（清亮点）转化为各向同性液体。熔点：118.2oC清亮点：135.5oC熔点：21oC清亮点：48oC棒状分子热致液晶相的分类：向列相(Nematicphase)螺旋状相(Cholestericphase)层状相(Smecticphase)液晶相的表征：例子：Nematic相的表征例子：SmecticA相的表征例子：SmecticC相的表征盘状分子液晶相：向列相(Nematicphase)柱状相(Фhphase)2.液晶的取向有序序参量序参量张量S描述了取向有序度大小各向同性无序相S=0；完全取向S=1

描述了向列相有序的取向

液晶科学90%的内容在控制有序的取向3.液晶的isotropic-nematic相变理论宏观理论：Landau-deGennes理论3.液晶的isotropic-nematic相变理论Landau-deGennes理论3.液晶的isotropic-nematic相变理论两分子的相互作用势能N个分子，每个分子和q个相邻的分子相互作用微观理论：Maier-Saupe理论分子独立涨落假设3.液晶的isotropic-nematic相变理论：分子的取向熵总自由能结合拉格朗日乘子法，自由能的泛函为0条件：Maier-Saupe理论3.液晶的isotropic-nematic相变理论：分布函数满足方程：结合归一化条件：S须满足自洽条件：Maier-Saupe理论3.液晶的isotropic-nematic相变理论硬的圆柱系统微观理论：Onsager理论3.液晶的弹性性质Frankfreeenergy3.液晶的弹性性质应用：Frederikstransition表面场与磁场（电场）取向的竞争3.液晶的弹性性质应用：Frederikstransition表面场与磁场（电场）取向的竞争3.液晶的缺陷拓扑缺陷：液晶取向矢量不连续地改变(disclinations)1.SoftCondensedMatter,RichardA.L.Jones,OxfordUniversityPress,20022.SoftMaterPhysics,MasaoDoi,OxfordUniversityPress,20133.J.V.Selinger,I