Nematic-isotropic transition in a weakly diluted lattice model: Monte Carlo study

Abstract

We consider a weakly diluted lattice model of elongated particles undergoing a first order nematic-isotropic transition in a pure bulk case. The lattice of 20³ sites with a 5% dilution is studied by Monte Carlo simulation and by applying the Ferrenberg-Swendsen histogram technique. The shift of the transition temperature and the decrease of the latent heat and the order parameter due to dilution are calculated. The heat capacity and the susceptibility peaks are essentially suppressed as compared to a pure case. The comparison to the experiments on liquid crystals confined in silica aerogels and porous glasses is done.

Розглядається фазовий перехід нематик-ізотропна система у слабо розведеній гратковій моделі із видовжених частинок. У випадку нерозведеної моделі цей перехід є переходом першого роду. Виконано комп’ютерне моделювання методом Монте Карло цієї моделі для випадку 20³ вузлів, 5% із яких зайнято замороженими домішками. Для підвищення ефективності комп’ютерного моделювання використовується метод перезважування діаграм Ферренберга-Свендсена. Отримано ефекти зсуву температури переходу, зниження теплоти переходу і параметру впорядкування, які викликані наявністю домішок. Отримано також суттєве зниження максимальних значень для теплоємності та сприйнятливості в околі переходу порівняно із випадком нерозведеної моделі. Виконується порівняння отриманих результатів із експериментами над рідкими кристалами в аерогелях та пористих склах.