Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.7868/S3034641X25110138МОДУЛИ УПРУГОСТИ ГОЛУБЫХ ФАЗ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ СО СЛАБОЙ КИРАЛЬНОСТЬЮМОДУЛИ УПРУГОСТИ ГОЛУБЫХ ФАЗ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ СО СЛАБОЙ КИРАЛЬНОСТЬЮCizikovV.A.ЧижиковВ.А. cizikov_va_noemail@ras.ruDmitrienkoV.E.ДмитриенкоВ.Е. dmitrienko_ve_noemail@ras.ruИнститут кристаллографии им. А. В. Шубикова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники; МИРЭА — Российский технологический университет (Институт радиоэлектроники и информатики)Институт кристаллографии им. А. В. Шубикова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники; МИРЭА — Российский технологический университет (Институт радиоэлектроники и информатики)Институт кристаллографии им. А. В. Шубикова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники; Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипына Российской академии наукИнститут кристаллографии им. А. В. Шубикова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники; Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипына Российской академии наук010520251685720733

Развиты новые теоретические подходы описания упругих свойств кубических голубых фаз холестерических жидких кристаллов. Голубые фазы представляют собой трехмерно-периодические киральные жидкости с локальной анизотропией средней ориентации молекул, и из-за своей периодичности они обладают решеточными модулями упругости, присущими обычным кристаллическим телам. Приближение жестких тензоров, хорошо применимое при малом значении параметра киральности ( ≪ 1), было использовано для вычисления упругих модулей наблюдаемых на эксперименте голубых фаз (BP I) и (BP II). Показано, что в одноконстантном приближении для жидкокристаллических модулей Франка ( = = ) кубическая решетка голубых фаз имеет изотропную упругость, причем первый параметр Ламе λ и коэффициент Пуассона ν равны нулю. Найдено, что знак коэффициента Пуассона определяется отношением модулей упругости /; в частности, при > коэффициент Пуассона отрицателен.

Развиты новые теоретические подходы описания упругих свойств кубических голубых фаз холестерических жидких кристаллов. Голубые фазы представляют собой трехмерно-периодические киральные жидкости с локальной анизотропией средней ориентации молекул, и из-за своей периодичности они обладают решеточными модулями упругости, присущими обычным кристаллическим телам. Приближение жестких тензоров, хорошо применимое при малом значении параметра киральности ( ≪ 1), было использовано для вычисления упругих модулей наблюдаемых на эксперименте голубых фаз (BP I) и (BP II). Показано, что в одноконстантном приближении для жидкокристаллических модулей Франка ( = = ) кубическая решетка голубых фаз имеет изотропную упругость, причем первый параметр Ламе λ и коэффициент Пуассона ν равны нулю. Найдено, что знак коэффициента Пуассона определяется отношением модулей упругости /; в частности, при > коэффициент Пуассона отрицателен.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, грант № 23-12-00200Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, грант № 23-12-00200В. А. Беляков, В. Е. Дмитриенко, Голубые фазы жидких кристаллов, УФН 146, 369 (1985) @@ V. A. Belyakov and V. E. Dmitrienko, The Blue Phase of Liquid Crystals, Sov. Phys. Usp. 28, 535 (1985)D. C. Wright and N. D. Mermin, Crystalline Liquids: The Blue Phases, Rev. Mod. Phys. 61, 385 (1989)P. P. Crooker, The Blue Phases. A Review of Experiments, Liq. Cryst. 5, 751 (1989)P. Oswald and P. Pieranski, Nematic and Cholesteric Liquid Crystals: Concepts and Physical Properties Illustrated by Experiments, Boca Raton: CRC Press (Taylor & Francis) (2005)P. J. Collings, The Structures of the Blue Phases. (Ch. 18 in Handbook of liquid crystals, Eds. J. W. Goodby et al.), Wiley-VCH (2014)H. F. Gleeson, R. J. Miller, L. Tian, V. Gortz, and J. W. Goodby, Liquid Crystal Blue Phases: Stability, Field Effects and Alignment, Liq. Cryst. 42, 760 (2015)J.-S. Wu and I. I. Smalyukh, Hopfions, Heliknotons, Skyrmions, Torons and both Abelian and Nonabelian Vortices in Chiral Liquid Crystals, Liq. Cryst. Rev. 10, 34 (2022)L. Tubiana, G. P. Alexander, A. Barbensi et al., Topology in Soft and Biological Matter, Phys. Rep. 1075, 1 (2024)С. А. Бразовский, С. Г. Дмитриев, Фазовые переходы в холестерических жидких кристаллах, ЖЭТФ 69, 979 (1975) @@ S. A. Brazovskii and S. G. Dmitriev, Phase Transitions in Cholesteric Liquid Crystals, Sov. Phys. JETP 42, 497 (1975)С. А. Бразовский, В. М. Фильев, Критические явления в холестерических жидких кристаллах, ЖЭТФ 75, 1140 (1978) @@ S. A. Brazovsky and V. M. Filyev, Critical Phenomena in Cholesteric Liquid-Crystals, Sov. Phys. JETP 48, 573 (1978)H. Grebel, R. M. Hornreich, and S. Shtrikman, Landau Theory of Cholesteric Blue Phases, Phys. Rev. A 28, 1114 (1983)E. I. Kats, V. V. Lebedev, and A. R. Muratov, Weak Crystallization Theory, Phys. Rep. 228, 1 (1993)С. М. Стишов, А. Е. Петрова, Термодинамические, упругие и электронные свойства вещества с киральной кристаллической структурой: MnSi, FeSi и CoSi, УФН 193, 614 (2023) @@ S. M. Stishov and A. E. Petrova, Thermodynamic, Elastic, and Electronic Properties of Substances with a Chiral Crystal Structure: MnSi, FeSi, and CoSi, Phys. Usp. 66, 576 (2023)P. V. Dolganov, K. D. Baklanova, and V. K. Dolganov, Peculiarities of Focal Conic Structure Formed Near the Cholesteric-Isotropic Phase Transition, Phys. Rev. E 196, 014703 (2022)К. Д. Бакланова, В. К. Долганов, Е. И. Кац, П. В. Долганов, Последовательность трёхмерных (3D), двумерных (2D) и одномерных (1D) структур, образующихся из холестерического жидкого кристалла при изменении киральности, Письма в ЖЭТФ 117, 537 (2023) @@ K. D. Baklanova, V. K. Dolganov, E. I. Kats, and P. V. Dolganov, Sequence of Three-, Two-, and One-Dimensional Structures Formed from a Cholesteric Liquid Crystal at Change in the Chirality, JETP Lett. 117, 535 (2023)N. A. Clark, S. T. Vohra, and M. A. Handschy, Elastic Resonance of a Liquid-Crystal Blue Phase, Phys. Rev. Lett. 52, 57 (1984)P. E. Cladis, P. Pieranski, and M. Joanicot, Elasticity of Blue Phase I of Cholesteric Liquid Crystals, Phys. Rev. Lett. 52, 542 (1984)R. N. Kleiman, D. J. Bishop, R. Pindak, and P. Taborek, Shear Modulus and Specific Heat of the Liquid-Crystal Blue Phases, Phys. Rev. Lett. 53, 2137 (1984)В. А. Кизель, В. В. Прохоров, Структура голубых фаз холестерических жидких кристаллов, ЖЭТФ 87, 450 (1984) @@ V. A. Kizel' and V. V. Prokhorov, Structure of the Blue Phases of Cholesteric Liquid Crystals, Sov. Phys. JETP 60, 257 (1984)Е. И. Демихов, В. К. Долганов, С. П. Крылова, Дифракция света в упорядоченных и разупорядоченных структурах жидкокристаллических голубых фаз, ЖЭТФ 93, 1750 (1987) @@ E. I. Demikhov, V. K. Dolganov, and S. P. Krylova, Diffraction of Light in Ordered and Disordered Structures of Liquid-Crystal Blue Phases, Sov. Phys. JETP 66, 998 (1987)E. I. Demikhov and V. K. Dolganov, The Structure Investigations of the Fog Phase (BPIII) of Liquid Crystals, Nuovo Cimento D 12, 1335 (1990)E. Demikhov, H. Stegemeyer, and V. Tsukruk, Pretransitional Phenomena and Pinning in Liquid-Crystalline Blue Phases, Phys. Rev. A 46, 4879 (1992)В. А. Беляков, Е. И. Демихов, В. Е. Дмитриенко, В. К. Долганов, Оптическая активность, спектры пропускания и структура голубых фаз жидких кристаллов, ЖЭТФ 89, 2035 (1985) @@ V. A. Belyakov, E. I. Demikhov, V. E. Dmitrienko, and V. K. Dolganov, Optical Activity, Transmission Spectra, and Structure of Blue Phases of Liquid Crystals, Sov. Phys. JETP 62, 1173 (1985)M. D. A. Rahman, S. M. Said, and S. Balamurugan, Blue Phase Liquid Crystal: Strategies for Phase Stabilization and Device Development, Sci. Technol. Adv. Mater. 16, 033501 (2015)S. Khosla, S. Lal, and A. Devi, Review of Blue Phase Liquid Crystal Devices, AIP Conf. Proc. 2352, 020037 (2020)K. Bagchi, T. Emersic, J. A. Martinez-Gonzalez, J. J. de Pablo, and P. F. Nealey, Functional Soft Materials from Blue Phase Liquid Crystals, Sci. Adv. 9, eadh9393 (2023)В. А. Чижиков, А. В. Мамонова, В. Е. Дмитриенко, Решеточная упругость голубых фаз холестерических жидких кристаллов, ЖЭТФ 166, 900 (2024) @@ V. A. Chizhikov, A. V. Mamonova, and V. E. Dmitrienko, Lattice Elasticity of Blue Phases in Cholesteric Liquid Crystals, JETP 166, 879 (2024)В. Е. Дмитриенко, Голубая фаза жидких кристаллов: рассеяние света и модули упругости, Письма в ЖЭТФ 43, 324 (1986) @@ V. E. Dmitrienko, Blue Phase of Liquid Crystals: Light Scattering and Elastic Moduli, JETP Lett. 43, 419 (1986)Xin Ren, Raj Das, Phuong Tran, Tuan Duc Ngo, and Yi Min Xie, Auxetic Metamaterials and Structures: A Review, Smart Mater. Struct. 27, 023001 (2018)Р. В. Гольдштейн, В. А. Городцов, Д. С. Лисовенко, М. А. Волков, Отрицательный коэффициент Пуассона для кубических кристаллов и нано/микротрубок, Физическая мезомеханика 16, 13 (2013) @@ R. V. Goldstein, V. A. Gorodtsov, D. S. Lisovenko, and M. A. Volkov, Negative Poisson's Ratio for Cubic Crystals and Nano/Microtubes, Phys. Mesomech. 17, 97 (2014)