Учёные МФТИ смоделировали фазовый переход в жидком кристалле
Учёные Центра вычислительной физики ЛФИ МФТИ совместно с коллегами ОИВТ РАН, НИУ ВШЭ, ИТМО и Института физики ЕГУ смоделировали ключевой процесс в жидких кристаллах — переход из изотропной фазы в нематическую. Исследование в будущем поможет уточнить механизмы управления молекулярными машинами, составляющих основу фотоуправляемых ЖК-дисплеев, "умных стекол", линз с переменным фокусом, оптических переключателей, материалов с памятью формы и др. Результаты опубликованы в журнале The Journal of Chemical Physics.
Переход к нематической фазе в рамках моделирования происходит через 1 микросекунду, что по меркам молекулярной динамики очень много. В реальном времени вычисления заняли десятки дней. Модель GAFF дала значения плотности и параметра порядка молекул, близкие к экспериментальным. При этом коэффициенты диффузии, описывающие подвижность молекул вдоль директора и в плоскости, перпендикулярной директору, оказались ниже экспериментальных более чем на порядок.
Учёные предполагают, что это обусловлено сильным межмолекулярным взаимодействием. На это указывает завышенное значение энтальпии фазового перехода, что делает нематическую фазу в модели более стабильной, чем в реальности: она сохраняется в некотором диапазоне температур, выше экспериментальной температуры фазового перехода.
В этой работе мы разрешили множество методических вопросов, связанных с моделированием жидких кристаллов на молекулярном уровне. Этот результат – отправная точка к прогнозированию подвижностей отдельных молекул в жидких кристаллах, требуемых для сопровождения экспериментов и в промышленности. Нам важна коллаборация с экспериментатором и экспертом в области физики жидких кристаллов Татьяной Орловой, обсуждение с которой направляло нас в этой новой тематике»
комментирует Кондратюк Николай, исполнительный директор Центра вычислительной физики ЛФИ.
Таким образом, результаты исследования показывают, что потенциал GAFF может служить хорошей отправной точкой для моделирования жидких кристаллов, но также подчеркивает, в каких аспектах модель еще требует доработки.
Фото: пресс-служба МФТИ