گذار فاز ساختاري تركيب نانوذرات مغناطيسي و بلور مايع نماتيك، تحت اثر همزمان ميدان‌هاي مغناطيسي، الكتريكي و اپتيكي

Structural phase transition of a nematic liquid crystal doped with magnetic nanoparticles, under electric, magnetic and optical fields

با وارد كردن نانوذرات مغناطيسي در بلورهاي مايع نماتيك، سوسپانسيون هاي كلوئيدي پايداري بوجود مي آيند كه به نام فرونماتيك ها شناخته مي شوند. بلورهاي مايع فروكلستريك نيز يكي ديگر از انواع شاره هاي ناهمسانگرد مغناطيسي هستند كه با آميختن نانوذرات مغناطيسي در محيط كلستريك حاصل مي شوند. رفتار سمت گيري و خواص مختلف اين مواد شديداً تحت اثر حضور نانوذرات قرار مي گيرند. در اين مواد، علاوه بر ناهمسانگردي مغناطيسي بلور مايع و ديگر پارامترهاي مؤثر يك سلول بلور مايع خالص با فاز نماتيك يا كلستريك، كسر حجمي و مغناطش ذرات از عوامل مهمي هستند كه بر ميدان گذار و سمتگيري ميدان جهت نما تأثير مي گذارند. با تغيير اين پارامترها مي توان خواص اين نوع مواد را كنترل كرد. از اينرو بررسي آنها اهميت بسياري در صنايع وابسته به نانو شاره هاي ناهمسانگرد مغناطيسي دارد و در سال هاي اخير كاربردهاي وسيع و گسترده اي در حوزه نانوفناوري يافته است. ما در اين مقاله، يك تيغه كلستريك آميخته به نانوذرات مغناطيسي با شرايط چنگ زدگي هموتروپيك قوي در ديواره ها و شرايط چنگ زدگي مختلف در سطوح ذرات را در نظر گرفته و به مطالعه گذار به حالت فرونماتيك و بررسي پايداري اين سيستم در حضور همزمان ميدان هاي الكتريكي، مغناطيسي و اپتيكي مي پردازيم.

Nematic liquid crystals doped with magnetic nanoparticles, called ferronematics, are among the new colloidal suspensions with critical magnetic properties. Dispersing magnetic nanoparticles in a cholesteric liquid crystal medium also leads to the creation of the other phase of anisotropic magnetic fluids known as ferrrocholesteric. In fact, the ordering behavior and some features of these new materials are drastically influenced by the presence of magnetic nanodopants. The transition field and orientational ordering depend on the volume fraction and magnetic moment of the dispersed particles as well as the external and material parameters such as magnetic anisotriopy and the cell thickness of a liquid crystal cell. The investigation of these new anisotropic nanomaterials is very important not only from the theoretical point of views but also practical application in nanotechnology. In this work we consider a ferrocholesteric cell with homeotropic anchoring conditions on the cell walls and soft anchoring modes on the ferrpparticle surfaces. Then, we study the stability of the system and transition to a feronematic state caused by exposure to a laser beam and under applied magnetic and electric fields.