Транспорт микрочастиц при электрогидродинамической конвекции закрученного нематического жидкого кристалла

Аннотация

Исследуется динамика сферических диэлектрических частиц кремнезема микронного размера (3 µм) в электрическом поле в твист-структурах нематических жидких кристаллов (НЖК). Для улучшения растворимости этих частиц в нематике разработана методика функционализации поверхности микрочастиц поверхностно-активным веществом н,н-диметил-н-октадецил-3-аминопропилтриметоксисилил-хлоридом (DMOAP). Ячейка с жидким кристаллом собиралась по стандартной схеме. Стеклянные подложки с проводящим покрытием обеспечивали гомогенную (планарную) ориентацию молекул нематика. Оси преимущественной ориентации молекул на границах НЖК-слоя составляли 90 градусов, так что в результате структура соответствовала четверти полного периода поворота поля директора. При подаче переменного напряжения и достижении порогового значения формировалась конвективная ролловая структура, в которой реализуются геликоидальные течения ЖК, причем скорость аксиальной компоненты скорости нематической жидкости достигает своего максимального значения на границе отдельного ролла. Экспериментально наблюдаются два типа транспорта сферических частиц. Первый − это линейное движение вдоль оси ролла и второй – движение по спирали, которое фактически соответствует геликоидальному течению нематической жидкости. Что же касается линейного движения частиц, то оно связано с чисто аксиальной компонентой электроконвективного движения, которая максимальна в центре ролла.