Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V seminarju obravnavamo vpliv nanodelcev na strukturo zvitih dislokacij v smektični A fazi tekočih kristalov. Za opis sistema uvedemo ureditveni parameter, ki ga uporabimo v Landau – de Gennesovem fenomenološkem modelu. Minimizacija proste energije vodi do Euler – Lagrangevih enačb, ki jo rešujemo numerično z Eulerjevo metodo. Z nanodelci induciramo različne robne pogoje znotraj jedra dislokacije. Preučili smo, kako različno površinsko obdelani nanodelci vplivajo na strukturne lastnosti dislokacije.
Ključne besede: smektična A faza, zvita dislokacija, smektični translacijski ureditveni parameter, Landau – de Gennesov fenomenološki model, gostota proste energije, Euler – Lagrangove enačbe, Eulerjeva metoda, robni pogoji inducirani z nanodelci
Objavljeno v DKUM: 10.01.2022; Ogledov: 499; Prenosov: 10
Celotno besedilo (1,67 MB)

Opis: Doktorska disertacija zajema teoretično študijo treh primerov zloma simetrije v aplikativne namene. Osredotočimo se na možne aplikacije v sistemu tekočih kristalov, ki združujejo unikatno kombinacijo optične anizotropije, delnega značaja tekočine in »mehkobe«. Slednja opisuje možnost relativno močnega makroskopskega odziva na sorazmerno majhne motnje. Kot prvo obravnavamo uporabo fazno spremenljivih materialov v gradbenih kompozitih. Z numeričnimi simulacijami pokažemo, da s fazno spremenljivimi materiali lahko zagotovimo manjša temperaturna nihanja v prostoru in tako izboljšamo toplotno stabilnost prostora, pri čemer ima ključni pomen ustrezno izbrana temperatura faznega prehoda. Nadalje predstavimo dve možni izboljšavi. Prva izboljšava je kombinacija dveh fazno spremenljivih materialov, ki preideta fazni prehod pri različnih temperaturah, kar podaljša časovno konstantno toplotne stabilizacije. Pri drugi izboljšavi manipuliramo temperaturo faznega prehoda z zunanjimi perturbacijami. Na sistemu tekočih kristalov ograjenih v celico analitično prikažemo odvisnost temperature faznega prehoda od karakteristične razdalje celice, na katero lahko vplivamo z zunanjimi perturbacijami kot je na primer zunanje električno polje. S predlaganima izboljšavama razširimo območje optimalnega delovanja kompozita s fazno spremenljivimi materiali. Druga aplikacija zloma simetrije je elektrokalorični pojav, ki ga podrobneje preučimo na sistemu tekočih kristalov v bližini faznih prehodov in v bližini kritične točke z dodajanjem nanodelcev. Za teoretično obravnavo elektrokaloričnega pojava uporabimo Landau-de Gennes – Ginzburgov model na mezoskopski skali. Rezultati numeričnih simulacij razkrivajo, da se s približevanjem temperaturi faznega prehoda iz izotropne v nematsko fazo elektrokalorični odziv sistema veča kot posledica večje spremembe v orientacijski entropiji sistema. Analitično in numerično dokažemo, da lahko elektrokalorični odziv povečamo z direktnim faznim prehodom med izotropno in smektično A fazo. V slednji smektična urejenost efektivno deluje kot zunanje električno polje, kar posledično lahko vodi v ojačenje elektrokaloričnega odziva. Jakost odziva je močno odvisna od jakosti nezveznega prehoda med tekmujočima fazama. Fazno obnašanje v preučevanih sistemih kontroliramo z jakostjo sklopitve med orientacijskim in translacijskim redom. Za vrednosti nad kritično dosežemo direktni fazni prehod 1. reda iz izotropne v smektično A fazo, ki rezultira v povečanju elektrokaloričnega odziva sistema. Predstavimo tudi hladilni sistem in aktivni regenerator, ki delujeta na principu elektrokaloričnega pojava v tekočih kristalih, s čimer dosežemo večje razmerje med hladilno močjo in maso hladilnega sistema. Pri analizi elektrokaloričnega pojava v bližini kritične točke v sistem tekočih kristalov naključno porazdelimo različno koncentracijo nanodelcev. Sistem obravnavamo na semi- mikroskopski skali z Lebwohl Lasherjevim mrežnim modelom. Ugotovimo, da prisotnost nanodelcev ne prispeva k povečanju elektrokaloričnega odziva. Razlog je zmanjševanje možne električno povzročene spremembe orientacijske entropije, kar prevlada nad mehanizmom večjega odziva v bližini kritične točke. Kot tretjo aplikacijo zloma simetrije obravnavamo možnost detekcije nanodelcev. Prisotnost nanodelcev v celici tekočega kristala v nematski fazi povzroči frustracijo, ki se odraža v lokalno dvoosni urejenosti sistema. Posledično s spreminjanjem zunanjih pogojev kot so zunanje električno polje, temperatura in pozicija nanodelca, dobimo kvalitativno različne konfiguracije, kar lahko uporabimo za detekcijo nanodelcev. Rezultati doktorske disertacije prispevajo k boljšemu razumevanju obnašanja sistema tekočih kristalov v bližini faznih prehodov pod vplivom zunanjih dejavnikov.
Ključne besede: zlom simetrije, optimizacija energijskih procesov, detekcija nanodelcev, tekoči kristali, elektrokalorični pojav, fazno spremenljivi materiali, inovativni fasadni sistemi, modeliranje
Objavljeno v DKUM: 20.11.2019; Ogledov: 3400; Prenosov: 107
Celotno besedilo (3,55 MB)

Opis: Topological defects (TDs) appear almost unavoidably in continuous symmetry breaking phase transitions. The topological origin makes their key features independent of systems' microscopic details; therefore TDs display many universalities. Because of their strong impact on numerous material properties and their significant role in several technological applications it is of strong interest to find simple and robust mechanisms controlling the positioning and local number of TDs. There are strong evidences that in physics the fields are fundamental entities of nature and not particles. If this is the case then topological defects (TDs) might play the role of fundamental particles. An adequate testing ground to study and gain fundamental understanding of TDs are nematic liquid crystals. We present a numerical study of TDs within effectively two dimensional closed soft films exhibiting in-plane orientational ordering. Popular examples of such class of systems are liquid crystalline shells and various biological membranes. We analyze the impact of extrinsic and intrinsic curvature on positions of topological defects (TDs) in two-dimensional (2D) nematic films. We demonstrate that both these curvature contributions are commonly present and are expected to be weighted by comparable elastic constants. A simple Landau-de Gennes approach in terms of tensor nematic order parameter is used to numerically demonstrate impact of the curvatures on position of TDs on 2D ellipsoidal nematic shells. We introduce the Effective Topological Charge Cancellation mechanism controlling localised positional assembling tendency of TDs and the formation of pairs (defect,antidefect) on curved surfaces. Furthermore, we estimate a critical depinning threshold to form pairs (defect,antidefect) using the electrostatic analogy. Finally, we show how one could efficiently switch among qualitatively different structures by using a relative volume of ordered shells, which represents a relatively simple naturally accessible control parameter. In doctoral thesis, we developed theoretical model of erythrocyte membrane by using a hybrid Helfrich-Landau type mesoscopic approach, taking into account in-plane membrane ordering. We demonstrate that the derived extrinsic membrane energy term, which strongly depends on the local orientations of the molecules, is essential for the predicted broadening of the range of the relative volumes corresponding to the stable discocyte shapes, which is otherwise very narrow if only intrinsic curvature energy term dominates.
Ključne besede: Topological defects, Continuum fields, Nematic liquid crystals, Biological membranes, Nematic shells, Landau-de Gennes formalism, Topological charge, Nanoparticles, Gaussian curvature, Electrostatic analogy, Intrinsic curvature, Extrinsic curvature, Crystal growth nucleation, Relative volume
Objavljeno v DKUM: 09.03.2018; Ogledov: 1811; Prenosov: 135
Celotno besedilo (23,66 MB)

Opis: Kataliza se uporablja v znanosti in tehnologiji za spreminjanje poteka kemijskih reakcij preko znižanja aktivacijske energije, ki je potrebna za reakcijo. Najpreprostejši katalizator dobimo, če vzamemo kovinski element brez podlage. Slabost take izbire je zelo omejeno število elementov, ki so katalitsko aktivni za dano kemijsko reakcijo. Alternativni materiali za heterogeno katalizo so strukturno urejene intermetalne spojine. Gre za spojine iz dveh ali več kovinskih elementov, ki se nahajajo levo ali v okolici Zintlove črte v periodnem sistemu elementov. Njihova struktura je popolnoma ali delno urejena in se razlikuje od strukture elementov, ki tvorijo spojino. Stabilnost intermetalnih spojin med kemijsko reakcijo je povezana z njihovo elektronsko in geometrijsko strukturo. Prednost uporabe intermetalnih spojin za katalizo je možnost izbire elektronske in geometrijske strukture. Intermetalne spojine lahko razpadejo pred ali med katalizo, tako da iz njih nastane katalizator z veliko aktivno površino. Intermetalne spojine lahko nastanejo tudi med kemijsko reakcijo pri reakciji med aktivno kovino in podlago ali med različnimi materiali s podlago. V izogib tem težavam je bil nedavno sprejet pristop, da se kot stabilne katalizatorje brez podlage uporablja intermetalne spojine z urejeno kristalno strukturo. V Magistrskem delu smo opravili karakterizacijo vzorca ZnPd s pomočjo mikroskopije SEM, ki je bila izvedena na Kemijskem institutu v Ljubljani. Ostale meritve so bile izvedene na Institutu »Jožef Stefan« v Ljubljani. Z napravo PPMS (angl. Physical Property Measurement System) proizvajalca Quantum Design smo izmerili fizikalne lastnosti ZnPd. Pri določanju magnetnega stanja vzorca pa smo uporabili magnetometer MPMS (angl. Magnetic Property Measurement System) XL-5 proizvajalca Quantum Design. V Magistrskem delu smo prav tako dopolnili nedavne študije fizikalnih lastnostih intermetalnih katalizatorjev GaPd in InPd.
Ključne besede: kataliza, katalizator, kompleksne kovinske spojine, intermetalne spojine, paladij, specifična toplota, električna upornost, magnetizacija, magnetna susceptibilnost
Objavljeno v DKUM: 21.12.2017; Ogledov: 1317; Prenosov: 112
Celotno besedilo (2,35 MB)

Opis: It is now well accepted that we all have amazing capabilities in recognizing faces in a fraction of a second. This specific pattern recognition ability could be by appropriate training transferred to some other field of expertise. At the same time pattern recognition skills are becoming increasingly important survival strategy in the modern competitive world which faces information overload. In the paper we demonstrate an example of pattern-recognition type of lecturing modern physics. By using already absorbed knowledge and analogies we exploit our innate pattern recognition brain capabilities for more effective learning of new concepts in physics.
Ključne besede: pattern recognition, universalities, liquid crystals, cosmology
Objavljeno v DKUM: 15.12.2017; Ogledov: 1491; Prenosov: 120
Celotno besedilo (3,56 MB)
Gradivo ima več datotek! Več...