Topological Formations in Chiral Nematic Droplets

در این کتاب، گرگور پوسنژاک راز دیرینه ساختار کارگردان داخلی قطرات نماتیک کایرال را که از دهه 1970 به صورت تجربی و نظری مورد مطالعه قرار گرفته است، آشکار می کند. برای انجام این کار، او یک روش جدید برای بازسازی میدان های کارگردان از مجموعه ای از تصاویر میکروسکوپ قطبی قطبی فلورسنت ایجاد می کند که او با یک الگوریتم بازپخت شبیه سازی شده آن را تقویت می کند. این امکان بازسازی کامل فیلدهای کارگردان سه بعدی را فراهم می کند و ترتیب کریستال مایع را توصیف می کند. روش بازسازی و اصول آن، که برای سایر روش های مطالعه فیلدهای برداری قابل اجرا است، به تفصیل توضیح داده شده است. متعاقباً از این روش برای کشف ساختارهای سه بعدی پیچیده در قطرات کریستال مایع نماتیک کایرال با لنگر انداختن سطح عمود استفاده می‌شود. بیست و چهار حالت متمایز شناسایی و ارائه شده‌اند، از جمله ساختارهای لایه‌ای از تقارن‌ها و حالت‌های مختلف با نقص‌های نقطه توپولوژیکی متعدد، که توسط ساختارهای کایرال موضعی از هم جدا شده‌اند. در پایان، کتاب در مورد اولین مشاهده نقص نقطه توپولوژیکی با بارهای توپولوژیکی بالاتر q = -2 و q = -3 گزارش می دهد.

In this book Gregor Posnjak unravels the long-standing mystery of the internal director structure of chiral nematic droplets, which has been studied both experimentally and theoretically since the 1970s. To do so, he develops a new method for the reconstruction of director fields from a set of fluorescent confocal polarising microscopy images, which he augments with a simulated annealing algorithm. This allows the full reconstruction of 3D director fields, describing the ordering of the liquid crystal. The reconstruction procedure and its principles, which are applicable to other methods of studying vector fields, are explained in detail. The method is subsequently used to explore complex 3D structures in chiral nematic liquid crystal droplets with perpendicular surface anchoring. Twentyfour distinct states are identified and presented, including the layered structures of different symmetries and states with multiple topological point defects, separated by localized chiral structures. In closing, the book reports on the first observation of topological point defects with higher topological charges q = −2 and q = −3.