Efeitos de superfície em cristais líquidos nemáticos confinados em geometria cilíndrica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Bergerson Van Hallen Vieira da
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
Texto Completo: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/5775
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Luiz Roberto Evangelista
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spelling Efeitos de superfície em cristais líquidos nemáticos confinados em geometria cilíndricaCristal líquido nemáticoDinâmica de fluídosTeoria elásticaTeoria de Landau–de GennesGeometria cilíndrica I530.429Ciências Exatas e da TerraFísicaOrientador: Prof. Dr. Luiz Roberto EvangelistaCoorientador: Prof. Dr. Rodolfo Teixeira de SouzaDissertação (mestrado em Física) - Universidade Estadual de Maringá, 2017RESUMO: O perfil do parâmetro de ordem em relação a espessura e, também, em relação a temperatura da amostra formada por dois cilindros concêntricos deve ser determinado por meio dos métodos computacionais e numéricos. No entanto, para a amostra de cristal líquido confinada em geometria cilíndrica, leva-se em conta que as superfícies da mesma podem influenciar nas transições de fase nemática-isotrópica de volume. A princípio, a investigação das possíveis transições de fase é realizada por meio da teoria fenomenológica de Landau-de Gennes, pois esta é uma teoria adequada a ser aplicada aos cristais líquidos nemáticos, quando são notadas as temperaturas críticas próximas a transição nemática-isotrópica. O potencial de superfície de curto alcance complementa a descrição da densidade de energia livre da amostra cilíndrica concêntrica. O método de simulação de Monte Carlo é abordado com o intuito de obter uma descrição dos parâmetros de ordem de volume e de superfície via modelagem molecular, além de predizer quais tipos de transição de fase nemática-isotrópica (primeira ou segunda ordem) podem ocorrer no volume e próximas às superfícies da amostra. A simulação computacional leva em conta um potencial de interação entre as moléculas, conhecido como modelo de Lebwohl-Lasher. Com a inserção da densidade de energia livre de Landau-de Gennes em um funcional, a fim de descrever a energia total da amostra considerada, a equação de Euler-Lagrange e suas respectivas condições de contorno podem ser obtidas quando o método variacional, utilizado na determinação do estado de equilíbrio do sistema, é aplicado. Como se trata de uma equação diferencial, que dificilmente pode ser resolvida analiticamente, os métodos numéricos são aplicados na busca de possíveis soluções para o problema. Porém, o que estas soluções propõem são justamente os perfis dos parâmetros de ordem de volume e de superfície dependentes da espessura e temperatura da amostra. Posteriormente, os dados obtidos, tanto da simulação computacional, quanto do método numérico são analisados e comparados, mostrando que ambas abordagens apresentam resultados similaresABSTRACT: The profile of the order parameter in relation to the thickness and also in relation to the temperature of the sample formed by two concentric cylinders must be determined by computational and numerical methods. However, for the sample of liquid crystal confined in cylindrical geometry, it is taken into account that, the surfaces of the sample can influence in the volume nematic-isotropic phase transitions. Originally, the investigation of the possible phase transitions is carried out by means of the phenomenological Landau-de Gennes theory, since this is a suitable theory to be applied to the nematic liquid crystals when the critical temperatures are close to the nematic-isotropic transition. The short-range surface potential complements the description of the free energy density of the concentric cylindrical sample. The Monte Carlo simulation method is approached in order to obtain a description of volume and surface order parameters via molecular modeling, in addition to predicting which types of nematic-isotropic phase transition (first or second order) can occur in the volume and close to the surfaces of the sample. The computational simulation takes into account a potential interaction between molecules, known as the Lebwohl-Lasher model. With the insertion of the free energy density of Landau-de Gennes into a functional, in order to describe the total energy of the sample considered, the Euler-Lagrange equation and its respective boundary conditions can be obtained when the variational method is applied, i.e., a method used in the determination of the state of equilibrium of the system. Since it is a differential equation, that can not be solved analytically, the numerical methods are applied in the search for possible solutions to the problem. Nevertheless, what these solutions propose are precisely the profiles of volume and surface order parameters depending on the thickness and temperature of the sample. Posteriorly, the data obtained from both the computational simulation and the numerical methods are analyzed and compared, showing that both approaches present similar resultsxiv, 117 f. : il. (algumas color.).Universidade Estadual de MaringáDepartamento de FísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaMaringá, PRCentro de Ciências ExatasEvangelista, Luiz RobertoOliveira, Breno Ferraz deSouza, Rodolfo Teixeira deYednak, César Augusto RefoscoSilva, Bergerson Van Hallen Vieira da2020-09-30T12:37:05Z2020-09-30T12:37:05Z2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSILVA, Bergerson Van Hallen Vieira da. Efeitos de superfície em cristais líquidos nemáticos confinados em geometria cilíndrica. 2017. xiv, 117 f. Dissertação (mestrado em Física) - Universidade Estadual de Maringá, 2017, Maringá, PR.http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/5775info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)instacron:UEM2020-09-30T12:44:05Zoai:localhost:1/5775Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.uem.br:8080/oai/requestopendoar:2024-04-23T14:58:57.467134Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)false
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