Fourier-space Monte Carlo simulations of two-dimensional nematic liquid crystals

液晶 蒙特卡罗方法 傅里叶变换 空格(标点符号) 统计物理学 材料科学 物理 凝聚态物理 数学 计算机科学 量子力学 统计 操作系统
作者
Wentao Tang,Xiwen Chen,Rui Zhang
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:161 (19)
标识
DOI:10.1063/5.0231223
摘要

Thermal fluctuations are ubiquitous in mesoscopic and microscopic systems. Take nematic liquid crystals (LCs) as an example; their director fluctuations can strongly scatter light and give rise to random motions and rotations of topological defects and solid inclusions. These stochastic processes contain important information about the material properties of the LC and dictate the transport of the immersed colloidal particles. However, modeling thermal fluctuations of the nematic field remains challenging. Here, we introduce a new Monte Carlo simulation method, namely the Fourier-space Monte Carlo (FSMC) method, which is based on the Oseen-Frank elastic distortion energy model. This method accurately models the thermal fluctuations of a nematic LC's director field. In contrast to the traditional real-space MC method, which perturbs the director locally, the FSMC method samples different eigenmodes of the director distortions in the Fourier space, aligning with the equipartition theorem. We apply FSMC to study defect fluctuations and trajectories in a two-dimensional nematic LC confined to various geometries. Our results show that FSMC can effectively sample degenerate defect configurations and reproduce long-range elastic interactions between defects. In addition, we conduct three-dimensional molecular dynamics simulations using a coarse-grained Gay-Berne potential, which corroborates the findings from FSMC. Taken together, we have developed a new Monte Carlo method to accurately model thermal fluctuations in nematic LCs, which can be useful for searching global free-energy minimum states in nematic, smectic, and other LC mesophases and can also be helpful in modeling the thermal motions of defects and inclusions in LCs.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Wang完成签到 ,获得积分10
刚刚
大黄人完成签到,获得积分20
刚刚
我住隔壁我姓王完成签到,获得积分10
刚刚
自由天荷完成签到,获得积分10
刚刚
小王爱学习完成签到,获得积分10
刚刚
Ava应助Janus采纳,获得10
刚刚
woshiwuziq发布了新的文献求助20
刚刚
务实保温杯完成签到,获得积分10
1秒前
Tonald Yang发布了新的文献求助10
1秒前
852应助befond采纳,获得10
1秒前
ranan发布了新的文献求助10
2秒前
传奇3应助聪明的酸奶采纳,获得10
2秒前
干净的硬币完成签到,获得积分20
2秒前
Derik完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
摸鱼划水发布了新的文献求助10
3秒前
没有昵称完成签到,获得积分10
4秒前
kg完成签到,获得积分10
4秒前
Orange应助无私的发卡采纳,获得10
4秒前
5秒前
5秒前
空蝉完成签到,获得积分10
5秒前
Yewei_Xiao发布了新的文献求助10
5秒前
东邪西毒加任我行完成签到,获得积分10
5秒前
只争朝夕应助百里烬言采纳,获得10
6秒前
回穆完成签到 ,获得积分10
6秒前
思源应助zhanghao采纳,获得10
6秒前
爱听歌康乃馨完成签到,获得积分0
6秒前
桐桐应助小熊猫采纳,获得10
6秒前
fanfan完成签到,获得积分10
6秒前
三金完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
lingVing瑜完成签到 ,获得积分10
7秒前
云禾完成签到,获得积分10
7秒前
多宝完成签到,获得积分10
7秒前
发嗲的似狮完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
天开眼完成签到,获得积分10
8秒前
长情立诚完成签到,获得积分10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 2000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
晋绥日报合订本24册(影印本1986年)【1940年9月–1949年5月】 1000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6035060
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7749339
关于积分的说明 16209086
捐赠科研通 5181572
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2773093
邀请新用户注册赠送积分活动 1756205
关于科研通互助平台的介绍 1641052