Egy egyszerű, nem szennyezett folyadékot (olvadékot) a fázisátmeneti hőmérséklete alá hűtve megtörténik a kristályos fázis nukleációja. A kristályos csírákból kiindulva időben növekszik a szilárd anyag térfogata az olvadék rovására. A két halmazállapot határfelületén bonyolult geometriai alakzatok, mintázatok figyelhetők meg [1,2]. Ezek megértését tűztük ki célul egy folyadékkristályos fázisátalakulás (nematikus - szmektikus B) esetében. A szituáció különlegessége az ismert olvadék-kristály fázisátmenettel szemben az, hogy esetünkben a fázishatár mindkét oldalán anizotróp közeggel van dolgunk, amelyekben a szimmetria és a kitüntetett irányok sem azonosak.
A jelenséget vezérlő mennyiség a hőmérséklettér, ami kielégíti a diffúziós egyenletet a mozgó, éles fázishatár mindkét oldalán. Ezt kiegészíti a hőmennyiség (a kristályosodó front mentén látens hő szabadul fel) mérlegegyenlete és a lokális egyensúly követelményét is figyelembe vevő határfeltétel. A megoldást a következő anyagi paraméterek együttese állítja be: látens hő, fajhő és fázisátmeneti hőmérséklet, valamint a szögfüggő diffúziós állandó, kinetikus együttható és felületi feszültség.
Kísérleteket és számítógépes
szimulációkat végeztünk (utóbbit
a fázis-mező modell alkalmazásával),
változtatva a határfelület két oldalán
a fázisok szimmetriáját és orientációját
[3-6].
A numerikus számítások jól reprodukálják a kísérleti morfológiákat, továbbá, ismeretlen anyagi paraméterek (pl. a diffúziós és a kinetikus anizotrópia) becslésére is alkalmasak. Az ábrán folyadékkristályos fázishatár látható homeotróp orientációban optikai mikroszkópos felvételen (kísérlet) illetve a megfelelő számítógépes szimuláció eredményeként.
Hivatkozások:
[1] Solids Far from the Equilibrium (szerk. C. Godréche), Cambridge University Press, Cambridge, 1991.
[2] Pattern Formation in Liquid Crystals (szerk. Á. Buka és L. Kramer), Springer-Verlag, New York, 1996.
[3] Á. Buka, T. Tóth-Katona, L. Kramer, Phys. Rev. E. 49, 5271 (1994).
[4] Á. Buka, T. Tóth-Katona, L. Kramer, Phys. Rev. E. 51, 571 (1995).
[5] T. Tóth-Katona, T. Börzsönyi, Z. Váradi, J. Szabon, Á. Buka, R. González-Cinca, L. Ramírez-Piscina, J. Casademunt, A. Hernández-Machado, Phys. Rev. E. 54, 1574 (1996).
[6] R. González-Cinca, L. Ramírez-Piscina, J. Casademunt,
A. Hernández-Machado, T. Tóth-Katona, T. Börzsönyi,
Á. Buka, Physica D. 99, 359 (1996).