V pripravi za obravnavo tri dimenzionalnih sistemov smo podrobno preučili ujemanje eksperimentov in modelskih izračunov. V PRL članku smo se posebej posvetili vplivom konfinacije na podrobnosti nematske urejenosti (stopnja reda, biaksialnost, etc).
COBISS.SI-ID: 22999079
Modre faze za katere je značilna kubična mreža 1/2 disklinacijskih linij so pravzaprav 3D sistem pasti za koloidne delce. Privlak delcev v disklinacije temelji na zmanjšanju celotne proste energije, ko delci prekrijejo del prostora, kjer je deformacijska energija najvišja. Na osnovi Landau- de Gennesovega fenomenološkega opisa smo napravili podrobno analizo možnega urejanja koloidnih delcev v takih fazah. Posebej smo analizirali vpliv velikosti delcev in moči površinskega sidranja. Pokazali smo, da tako ujeti delci tvorijo regularno mrežo tako v BPI in BPII.
COBISS.SI-ID: 2206308
Uporaba za fotonske kristale ali metamateriale postavlja močne zahteve za napredne optične materiale, kot so nastavljivost, visoki Q faktorji, uporabnost v optičnem območju in samo-sestavljanje velikih vzorcev. Koloidne mreže v tekočih kristalih so zanimivi kandidati za take materiale, saj združujejo zanimive napredne strukturne in optične lastnosti. Pred kratkim so se pokazale stabilne dvodimenzionalne koloidne konfiguracije; vprašanje, ali obstajajo stabilne tridimenzionalne strukture pa je ostalo nerešeno. V tem prispevku smo pokazali z računalniškim modeliranjem, da se koloidni delci lahko samo-sestavijo v stabilne tridimenzionalne periodične strukture v tekočekristalnih modrih fazah. Sestavljanje temelji na tridimenzionalni matriki lovilnih mest za koloidne delce, ki jo ustvarijo modre faze. Struktura delcev je tako določena z orientacijskim redom tekočekristalnih molekul. V modrih fazah I se tvori ploskovno centriran kubični koloidni Kristal, v modrih fazah II pa se tvori telesno centriran kubični koloidni kristal. Za tipične velikosti delcev (približno 100nm) lahko efektivne vezavne energije dosežejo več 100kT, kar nakazuje robustnost proti mehaničnim napetostim in fluktuacijami temperature. Koloidni delci tudi močno povečajo temperaturno območje stabilnosti modrih faz za faktor 2 in več. Tako ustvarjene tekočekristalne koloidne strukture so za en ali dva reda velikosti močneje vezane kot npr. koloidni kristali v vodi.
COBISS.SI-ID: 2318436
Pokazali smo koloidno sestavljanje v močno ograjenih strukturah tekočekristalnih modrih faz. Uporabili smo računalniško podprto fenomenološko modeliranje. Določili smo efektivne lovilne potenciale za koloidne delce in njihove minimume, ki jih intrinzično vsiljuje močno anizotropna orientacijska urejenost ograjenih modrih faz. Potenciali se izkažejo, da so močno odvisni od velikosti delcev in celo spremenijo simetrijo. Lovilna mesta omogočajo robustno vezavo različnih koloidnih struktur z ~100kT vezavnimi energijami za ~100 nm delce. S povečevanjem polnjenja lovilnih mest z delci se lahko zniža celotna prosta energija sistema, kar omogoči nov način termodinamske stabilizacije ograjenih modrih faz. Pokažemo tudi tvorbo t.i. disklinacijskih kletk, ki se tvorijo kot tridimenzionalne zaključene mreže defektnih linij okrog dovolj velikih koloidnih delcev z močnim homeotropnim površinskim sidranjem.
COBISS.SI-ID: 2377828
Numerično modeliranje nam je omogočilo opredelitev pogojev za nastanek koloidnih superstruktur iz trikotnih, kvadratnih in petkotnih koloidnih ploščic v tanki plasti nematskega tekočega kristala. V skladu s topološkimi lastnostmi nematika se ploščice obdajo z disklinacijskimi linijami, kar vodi do efektivnih elastičnih dipolov in kvadrupolov, Posebej za dipole je značilno, da se urejajo v verige. Relativni zasuki koloidnih ploščic in njihovi translacijskih pomiki vodijo v optimalno periodično 2D mrežo.
COBISS.SI-ID: 2400356