Simulations of Colloidal Liquid Crystals

Simulation kolloidaler Flüssigkristalle

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-78983
  • The manipulation of liquid crystals by external potentials, such as electric or magnetic fields, is of great importance in many industrial and research applications. To gain insight into the impact of the different mechanisms in such a complex multi-particle system is a scientific challenge. Interactions between particles and external potential, particle-particle interactions, and, in case of colloidal systems, hydrodynamic interactions lead, in their interplay, to fascinating dynamical states and unusual diffusion behavior. This work presents new insights into the dynamics of colloidal liquid crystals with computer simulations. For this purpose several model systems of increasingThe manipulation of liquid crystals by external potentials, such as electric or magnetic fields, is of great importance in many industrial and research applications. To gain insight into the impact of the different mechanisms in such a complex multi-particle system is a scientific challenge. Interactions between particles and external potential, particle-particle interactions, and, in case of colloidal systems, hydrodynamic interactions lead, in their interplay, to fascinating dynamical states and unusual diffusion behavior. This work presents new insights into the dynamics of colloidal liquid crystals with computer simulations. For this purpose several model systems of increasing complexity are studied. The first model system is the most basic model system possible: a system of hard spherocylinders that only interact via excluded volume. In a next step Brownian motion, the random motion of colloidal particles in a fluid, is included via Langevin Dynamics. Finally, also the impact of hydrodynamic interactions between the particles is studied within a Lattice Boltzmann framework.show moreshow less
  • Die Manipulation von Flüssigkristallen mittels externer Potentiale, in der Form von elektrischen oder magnetischen Feldern, hat große Bedeutung in vielen Industrie- und Forschungsanwendungen. Es ist eine wissenschaftliche Herausforderung den Einfluss der verschiedenen Mechanismen in einem solch komplexen Vielteilchensystem zu verstehen. Die Wechselwirkungen zwischen Teilchen und externen Potentialen, von Teilchen mit anderen Teilchen und, im Falle von Kolloidsystemen, hydrodynamische Wechselwirkungen führen in ihrem Zusammenspiel zu faszinierenden dynamischen Zuständen und außergewöhnlichem Diffusionsverhalten. Diese Arbeit bietet neue Einblicke in die Dynamik kolloidaler FlüssigkristalleDie Manipulation von Flüssigkristallen mittels externer Potentiale, in der Form von elektrischen oder magnetischen Feldern, hat große Bedeutung in vielen Industrie- und Forschungsanwendungen. Es ist eine wissenschaftliche Herausforderung den Einfluss der verschiedenen Mechanismen in einem solch komplexen Vielteilchensystem zu verstehen. Die Wechselwirkungen zwischen Teilchen und externen Potentialen, von Teilchen mit anderen Teilchen und, im Falle von Kolloidsystemen, hydrodynamische Wechselwirkungen führen in ihrem Zusammenspiel zu faszinierenden dynamischen Zuständen und außergewöhnlichem Diffusionsverhalten. Diese Arbeit bietet neue Einblicke in die Dynamik kolloidaler Flüssigkristalle durch Computersimulationen. Dabei werden Modellsysteme von zunehmender Komplexität untersucht. Das erste Modellsystem ist das denkbar grundlegendste Modellsystem: ein System harter Sphärozylinder, die nur aufgrund des ausgeschlossenen Volumens miteinander wechselwirken. In einem zweiten Schritt wird das Modell mittels Langevin Dynamik um die Brownsche Bewegung, die ungerichtete Beweging von Kolloidteilchen in einer Flüssigkeit, erweitert. Im letzten Schritt werden innerhalb einer Lattice Boltzmann Simulation zusätzlich die Auswirkungen von hydrodynamischen Wechselwirkungen zwischen den Teilchen untersucht.show moreshow less

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Metadaten
Author:Ellen Fischermeier
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-78983
ISBN:978-3-944057-89-7
Series (Volume number):FAU Studies Mathematics & Physics (8)
Publisher:FAU University Press
Place of publication:Erlangen
Referee:Klaus Mecke, Jens Harting
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2016
Embargo Date:2016/11/15
Publishing Institution:FAU University Press
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2016/05/10
Release Date:2016/11/21
Tag:Langevin-Dynamik; Lattice-Boltzmann
Langevin dynamics; colloid; diffusion; dynamical states; fluctuation-dissipation theorem; hydrodynamics; liquid crystal; rigid body dynamics; simulation
SWD-Keyword:Computersimulation; Diffusion; Fluktuations-Dissipations-Theorem; Flüssigkristall; Hydrodynamik; Kolloid
Pagenumber:xiii, 284 S.
Note:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-944057-88-0
Institutes:Naturwissenschaftliche Fakultät / Department Physik
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 532 Mechanik der Fluide; Mechanik der Flüssigkeiten
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 3.0