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激光束照射下向列相微流中的突发双轴性

DOI：10.1080/00268976.2019.1663286 期刊：Molecular Physics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 各向异性流体（如液晶）因其材料、流动与光场之间具有方向性、可调谐及耦合的相互作用，在光流体材料领域展现出卓越的应用前景。本研究通过非平衡分子动力学模拟，对该各向异性相互作用进行了全面的计算机模拟研究。我们量化了斯托克斯区泊肃叶流场中向列相液晶在垂直于流动方向激光照射下的响应，采用简约模型捕捉两种关键相互作用特征：其一，激光局部加热液晶；其二，激光使液晶极化并施加光学扭矩促使向列相分子重新取向。这种重取向导致液晶出现双轴性微区——其中向列相指向矢为一个对称轴，分子重取向旋转轴为另一对称轴。研究发现粘性扭矩与光学扭矩的相对强度调控着双轴区的流动诱导响应，从而调节高双轴性区域的形成、形态及空间分布。本文提出的机理解析框架为基于材料-流动-光相互作用的新型光流体应用提供了具有实验可行性的研究路径。
作者： Jan-Christoph Eichler，Robert A. Skutnik，Anupam Sengupta，Marco G. Mazza，Martin Schoen
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研究概述 实验方案

研究目的

研究斯托克斯流区下向列相液晶（NLC）在垂直于流动方向入射的激光束照射时所经历的泊肃叶流动响应，重点关注材料、流动与光场相互作用导致的双轴性增强区域的出现、形态及位置。

研究成果

研究表明，在向列相液晶中，流动与光学扭矩的共同作用会导致双轴性区域的形成。粘性扭矩与光学扭矩的相对强度调节这些区域的流动诱导响应，进而影响其形状和位置。该机理框架为基于材料-流动-光相互作用的流体光学应用中的各向异性相互作用提供了见解。

研究不足

该研究的局限性在于，为实现稳态非平衡条件而模拟大尺度系统长时间演化的计算成本较高。此外，模型激光器的尺寸及其产生的温升均为理想化设定，可能无法完全反映实验实际情况。

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