Simulación por ordenador de un modelo de cristal líquido dipolar

Abstract

En esta memoria abordamos el estudio, utilizando simulación en ordenador de la influencia de las interacciones dipolares en la formación y estabilización de fases de cristal líquido. Se ha utilizado el modelo de Gay-Berne, el cual ha sido estudiado extensamente en el grupo de Investigación donde se ha desarrollado este trabajo. La organización de esta Memoria es la siguiente. En el Capítulo 2 se describen los métodos de simulación en ordenador utilizados para la simulación. En el Capítulo 3 se presenta el modelo de interacción dipolar. Debido a que la interacción dipolar entre moléculas puede ser considerada de largo alcance, las condiciones de contorno periódicas utilizadas normalmente en simulación en ordenador han de modificarse. Así en la literatura encontramos dos aproximaciones diferentes para tratar estas interacciones, el método del campo de reacción y la denominada suma de Ewald. Ambas aproximaciones son analizadas en este Capítulo (detalles de ambos métodos se dan también en el Apéndice A) y son aplicadas a una isoterma que en ausencia de interacción dipolar presenta fases isótropa, nemática y esméctica B. Este Capítulo nos permite la elección de un método de simulación adecuado. Esta elección no es trivial ya que el tratamiento de las interacciones dipolares alarga sustancialmente los tiempos de simulación cuando se los compara con los obtenidos en la ausencia de interacciones dipolares. El método elegido de Monte Carlo en conjunto isotérmico-isobárico con el método del campo de reacción. En todas las simulaciones realizadas, el momento dipolar se ha colocado paralelo al eje molecular, no obstante esta limitación, hemos realizado simulaciones localizando el momento dipolar en el centro geométrico de la molécula y un punto desplazado del centro geométrico en el eje molecular. Los resultados de estas simulaciones son mostradas en los Capítulo 4 y 5. Así en el Capítulo 4 estudiamos el efecto del momento dipolar ubicado en el centro de la molécula para diferentes elongaciones e intensidades del momento dipolar. Hemos mencionado que dependiendo de la elongación, el modelo de Gay-Berne (sin interacción dipolar) presenta diferentes fases de cristal líquido (nemático, esméctico A y esméctico B), veremos como dependiendo de la intensidad del momento dipolar se modifica el diagrama de fases. En el Capítulo 5 se ha considerado el mismo modelo pero el momento dipolar está desplazado del centro de la molécula en un punto del eje molecular y manteniendo paralelo a este. Nuevas fases han aparecido en estas simulaciones que muestran la importancia de la interacción dipolar. Las principales conclusiones de esta memoria se resumen en el Capítulo 6.