基于两体作用势理论液晶表面物理性质的研究

液晶表面及其与固体表面接触的界面物理性质对液晶显示起着重要的控制作用。液晶表面的物理性质可以通过液晶两体作用势模型进行模拟计算。Gruhn-Hess两体作用势模型为空间各向异性两体势模型，其势能参数与液晶的宏观弹性常数相联系。应用此两体势模型可对液晶宏观弹性理论中的表面弹性能项、栅状基板表面的等效锚定能公式、自由表面引起的內禀锚定性质进行研究。主要通过Monte Carlo模拟方法并结合液晶宏观弹性理论计算，讨论液晶表面弹性能项对指向矢分布的影响、验证栅状基板表面的等效锚定能公式的合理性以及研究自由表面内禀锚定强度大小及内禀易取向方向，并辅以已有实验结果对理论进行对比分析。通过该项目的研究，验证液晶表面理论的合理性及预测液晶表面物理性质，为液晶显示器的应用和发展提供可靠的理论依据。

液晶表面及其与固体表面接触的界面物理性质对液晶显示起着重要的控制作用。液晶表面的物理性质可以通过液晶两体作用势模型进行模拟计算。Gruhn-Hess两体势模型为空间各向异性两体势模型，其势能参数与液晶的本体弹性常数相联系。进一步修正此两体势模型，其势能参数可与表面弹性常数相联系。应用此两体势模型可对液晶的本体性质以及表面性质进行研究。假设向列相液晶微滴具有自由表面，利用Gruhn-Hess两体势修正模型，在低温下计算了分子二阶序参数和定量表明球形微滴分子取向度的切向内禀强度在微滴内不同区域的变化。计算结果表明：附加K13项的修正模型在微滴表面产生内禀锚定，其数值大小决定了內禀易取向方向及內禀锚定强度的大小，且内禀强度值的大小与K33/K11值有关；空间不完整的向列相液晶微滴由内层到外层有序度逐渐降低。进一步，在理想向列序下通过弹性理论以及在一定温度下通过Monte Carlo模拟对混合排列向列相液晶薄层进行研究，并得出结论：表面弹性常数K13是引起的内禀锚定的决定项，其数值大小决定了內禀易取向方向及內禀锚定强度的大小；内禀锚定与外在的锚定等效，它和外在锚定共同决定着液晶系统指向矢的分布。由此，附加表面弹性能项的修正模型在微滴自由表面以及液晶薄层表面产生了内禀易取向，与实际相符，可用来描写液晶表面系统性质。修正模型较之前的Gruhn-Hess两体势模型以及Lebwohl-Lasher模型都有积极的作用。此外，还对挠曲电效应对液晶系统的影响做了尝试性的研究，得到了一些积极的结果。