Dissipative structures formation in liquid crystals

Abstract

La presente tesis está dedicada a la generación y control de estructuras disipativas inducidas por luz en cristal líquido. Esta monografía se desarrolla entorno a una serie de experimentos desarrollados para lograr diversidad de fenomenología robusta inducida por luz en dispositivos de cristal líquido. En particular el foco está en propagación de frentes de reorientación molecular y formación de patrones. El capítulo I es una introducción al contexto en el cual esta monografía está escrita, introduciendo el concepto de fenómeno robusto y estructura disipativa. El capítulo II consiste en una revisión y discusión de las herramientas teóricas y experimentales requeridas para comprender la discusión principal. El capítulo 1 se concentra en los efectos no variacionales en frentes normales o biestables en una válvula óptica de cristal líquido con retroinyección óptica y la manipulación de su velocidad mediante estos. El capítulo 2 muestra un mecanismo para transicionar entre frentes inestables dominados por su regimen líneal a frentes dominados por el régimen no lineal. El capítulo 3 muestra la posibilidad de reducir la velocidad de propagación de frentes mediante técnicas de modulación espacial. El capítulo 4 utiliza los resultados anteriores para lograr un control total sobre los frentes de reorientación molecular. El capítulo 5 explora la posibilidad de lograr frentes desde estados estables hacia estados inestables experimentalmente. El capítulo 6 explora la dinámica de patrones en la válvula de cristal líquido con retroinyección óptica. El capítulo 7 muestra un mecánismo de generación de eventos extremos en la intensidad mostrada en la válvula al cambiar el régimen dinámico. En el capítulo 8 se propone un mecanismo de formación de patrones dinámicamente complejos basado en acoplamientos no locales. En el capítulo 9 proponemos un modelo para experimentos basados en mezclas de cristales líquidos con azo colorantes. El capítulo 10 desarrolla en la formación de patrones en experimentos de azo mezclas cuando se cambian las condiciones de borde y perfil de iluminación. El capítulo 11 muestra la emergencia de dedos en el contexto de la transición nemático-isotrópica en cristales líquidos mezclados con colorantes, en donde proponemos un modelo simple biestable y anisotropico para explicar la fenomenología observada. En el capítulo 12 se muestra un experimento en cristales líquidos dopados en el que se desacopla la injección de energía de la luz para sonder la birrefringencia. Patrones de anillo concentricos son observados y explicados en el contexto del modelo acoplando parametro de orden y concentración de cis isomeros. El último capítulo 13 presenta las conclusiones del trabajo.