Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu tính chất chuyển pha smectic isotropic trong vật lý lý thuyết và vật lý toán

• Tác giả: Nguyễn Thị Phương Thúy
• Trường học: Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ
• Chuyên ngành: Vật Lý Lý Thuyết Và Vật Lý Toán
• Đề tài: Nghiên Cứu Tính Chất Chuyển Pha Smectic - Isotropic Sử Dụng Tương Tác Vi Mô Trong Cấu Trúc Tinh Thể Lỏng
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TINH THỂ LỎNG
• 1.1. Giới thiệu về tinh thể lỏng
• 1.2. Phân loại tinh thể lỏng
• 1.3. Ứng dụng của tinh thể lỏng
• 1.4. Tình hình nghiên cứu chuyển pha tinh thể lỏng
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG
• 2.1. Các mô hình spin
• 2.2. Mô hình Potts linh động
• 2.3. Phương pháp mô phỏng Monte Carlo
• 2.3.1. Thuật toán Metropolis
• 2.3.2. Kỹ thuật biểu đồ
• 2.3.3. Kỹ thuật Wang-Landau
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHUYỂN PHA SMECTIC - ISOTROPIC SỬ DỤNG MÔ HÌNH POTTS
• 3.1. Giới thiệu chung
• 3.2. Mô hình nghiên cứu
• 3.3. Các đại lượng vật lý
• 3.4. Khảo sát hiệu ứng kích thước
• 3.5. Khảo sát chuyển pha theo nồng độ
• 3.6. Sự ảnh hưởng của loại tương tác giữa các lớp
• 3.7. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CHUYỂN PHA SMECTIC - ISOTROPIC SỬ DỤNG MÔ HÌNH POTTS MỞ RỘNG
• 4.1. Mô hình Potts mở rộng
• 4.2. Khảo sát trường hợp V0 = 1
• 4.3. Khảo sát trường hợp V0 = 0.4
• 4.4. Khảo sát trường hợp V0 = 0.5
• 4.5. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN
• NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về tinh thể lỏng

Tinh thể lỏng là một trạng thái vật chất có tính chất giữa rắn và lỏng. Chúng có khả năng sắp xếp phân tử theo một trật tự nhất định, tạo ra các pha như smectic và isotropic. Chuyển pha giữa các trạng thái này là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong vật lý. Các nghiên cứu về tính chất vật lý của tinh thể lỏng giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của chúng trong các ứng dụng công nghệ như màn hình tinh thể lỏng (LCD). Theo một nghiên cứu, "Tinh thể lỏng có thể thay đổi tính chất quang học khi chuyển pha, điều này mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong công nghệ quang học".

1.1 Giới thiệu về tinh thể lỏng

Tinh thể lỏng được phân loại thành nhiều loại khác nhau, bao gồm thermotropic và lyotropic. Mỗi loại có những đặc điểm riêng biệt và ứng dụng khác nhau trong công nghệ. Tính chất quang học của tinh thể lỏng là một trong những yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến khả năng hiển thị và độ tương phản của màn hình. Nghiên cứu về tính chất điện của tinh thể lỏng cũng rất quan trọng, đặc biệt trong việc phát triển các thiết bị điện tử mới.

1.2 Phân loại tinh thể lỏng

Phân loại tinh thể lỏng dựa trên cấu trúc và tính chất của chúng. Các loại chính bao gồm nematic, smectic, và cholesteric. Mỗi loại có cách sắp xếp phân tử khác nhau, ảnh hưởng đến tính chất quang học và tính chất điện. Nghiên cứu về các loại này giúp phát triển các ứng dụng mới trong công nghệ, từ màn hình đến cảm biến.

II. Mô hình và phương pháp mô phỏng

Mô hình hóa là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu tinh thể lỏng. Các mô hình như Potts và Monte Carlo được sử dụng để mô phỏng chuyển pha và khảo sát các tính chất vật lý. Phương pháp Monte Carlo cho phép nghiên cứu các trạng thái khác nhau của hệ thống, từ đó rút ra các kết luận về tính chất cơ học và tính chất nhiệt. "Mô hình hóa giúp dự đoán hành vi của các phân tử trong các điều kiện khác nhau, từ đó tối ưu hóa thiết kế sản phẩm".

2.1 Các mô hình spin

Mô hình spin là một trong những phương pháp chính để nghiên cứu tinh thể lỏng. Chúng cho phép mô phỏng các tương tác giữa các phân tử và khảo sát chuyển pha. Các mô hình này giúp hiểu rõ hơn về cách mà các phân tử tương tác và ảnh hưởng đến tính chất quang học của hệ thống.

2.2 Mô hình Potts linh động

Mô hình Potts linh động cho phép nghiên cứu các tương tác phức tạp giữa các lớp phân tử trong tinh thể lỏng. Phương pháp này giúp khảo sát ảnh hưởng của đặc tính nhiệt và tính chất điện đến quá trình chuyển pha. Kết quả từ mô hình này có thể được áp dụng trong việc phát triển các thiết bị mới, từ màn hình đến cảm biến.

III. Nghiên cứu chuyển pha smectic isotropic

Nghiên cứu về chuyển pha smectic - isotropic sử dụng mô hình Potts đã chỉ ra rằng các yếu tố như nồng độ và loại tương tác giữa các lớp có ảnh hưởng lớn đến quá trình chuyển pha. Các thí nghiệm cho thấy rằng khi nồng độ tăng, tính chất quang học của hệ thống cũng thay đổi. "Sự thay đổi này có thể dẫn đến những ứng dụng mới trong công nghệ hiển thị và cảm biến". Việc khảo sát các yếu tố này giúp tối ưu hóa các ứng dụng trong công nghệ hiện đại.

3.1 Giới thiệu chung

Chuyển pha giữa smectic và isotropic là một hiện tượng quan trọng trong nghiên cứu tinh thể lỏng. Hiện tượng này không chỉ ảnh hưởng đến tính chất quang học mà còn đến tính chất điện của hệ thống. Nghiên cứu này giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của các thiết bị sử dụng tinh thể lỏng.

3.2 Mô hình nghiên cứu

Mô hình nghiên cứu sử dụng các phương pháp mô phỏng như Monte Carlo và Metropolis để khảo sát các trạng thái khác nhau của hệ thống. Các kết quả thu được từ mô hình này cho thấy sự tương tác giữa các phân tử có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý của hệ thống. "Việc áp dụng mô hình này giúp dự đoán chính xác hơn về hành vi của các phân tử trong các điều kiện khác nhau".