梁德山 黄厚兵 赵亚楠 柳祝红 王浩宇 马星桥†

1) (北京科技大学数理学院, 北京 100083)

2) (北京理工大学前沿交叉科学研究院, 北京 100081)

拓扑现象对于病毒颗粒的空间分布、高分子聚合物纳米囊泡的成型以及玻色-爱因斯坦凝聚物等方面都发挥着重要作用.本文利用Landau-de Gennes 理论, 构建模型来模拟液晶中拓扑荷分布及其他现象.通过对数值模型序参量场的演化, 以及模拟液晶薄膜中所生成的拓扑荷之间的相互作用来分析液晶(Lqc)薄膜的尺寸对拓扑荷的影响.研究结果表明,随着液晶盘半径增大, 拓扑荷间最优距离与半径之比渐增并趋于稳定.此研究结论对利用拓扑荷凝聚颗粒物效应设计分离容器有指导意义, 有助于进一步理解拓扑胶体和液晶以及液晶共聚物等软物质中的拓扑现象.

1 引 言

拓扑荷是有序介质中形成的拓扑缺陷, 在超流体、玻色-爱因斯坦凝聚物[1,2](Bose-Einstein condensate)以及卡拉比-丘流形[3](Calabi-Yau manifold)中都有出现.它们影响病毒颗粒的分布[4−6]、影响液晶的光电性质[7−10]、影响液晶共聚物纳米囊泡的自组织成型[11−13].利用拓扑荷的特殊性质, 装配[14]和分离微小颗粒[15]、预先设定人真皮纤维细胞的生长纹理及方向[16].在向列相液晶(NLqc)中拓扑荷间有着类电荷的相互作用[17].在科学研究中制造并控制拓扑荷, 以制作拓扑复合材料[18,19].拓扑荷是物理学中应用最广泛的概念之一.液晶中的缺陷也可以用拓扑荷来描述.液晶及其聚合物等软物质体系中, 液晶分子在空间中占据位置, 而且其分……