液晶向列相和膽甾相微觀理論的量子理論方法.pdf

1、液晶是由大量有相互作用的長(zhǎng)棒狀(或圓盤(pán)狀)分子構(gòu)成的多體系統(tǒng).為了探索其集體效應(yīng)(多體效應(yīng)以及集體激發(fā)導(dǎo)致的物理效應(yīng)),本文將量子理論引入到液晶體系,研究向列相和膽甾相的微觀理論.向列相的特征是分子長(zhǎng)軸取向有序,可用標(biāo)量序參量S表示.在本文的第一部分,我們先給出液晶分子的態(tài)的量子力學(xué)描述.液晶分子有兩種自由度:分子長(zhǎng)軸取向Ω和分子質(zhì)心位矢尹.分子取向態(tài)可用分子繞長(zhǎng)軸自轉(zhuǎn)角動(dòng)量本征態(tài)描述;分子質(zhì)心態(tài)可用質(zhì)點(diǎn)在諧振子勢(shì)阱中的能量本征態(tài)來(lái)描述

2、.這里關(guān)于分子質(zhì)心的空間分布采用了液體統(tǒng)計(jì)物理中的格胞模型.然后將系統(tǒng)的哈密頓量用與上述兩種量子態(tài)相聯(lián)系的兩種準(zhǔn)粒子產(chǎn)生和消滅算符表示.在合理的近似下,哈密頓算符可表示為對(duì)這兩種準(zhǔn)粒子算符的對(duì)角形式.由此導(dǎo)出標(biāo)量序參量S的表達(dá)式.文中做了詳細(xì)的數(shù)值計(jì)算,結(jié)果與實(shí)驗(yàn)符合很好.膽甾相理論的一個(gè)核心問(wèn)題是導(dǎo)致其螺旋性結(jié)構(gòu)的微觀機(jī)制.一般認(rèn)為這是由于分子之間存在手性作用勢(shì)V<,x>.關(guān)于V<,x>的形式存在爭(zhēng)議,并未從理論上證明目前采用的形式一