Influence of Surface on the Development and Dynamics of Droplet Coalescence in Optical Cells at the Isotropic Liquid–Liquid Crystal Phase Transition

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The work presents results of studies of coalescence of nematic liquid crystal droplets surrounded by isotropic liquid. With the aid of high-resolution optical microscopy and high-speed video recording coalescence of droplets in thin optical cells has been studied. Cells with planar and homeotropic boundary conditions for the liquid crystal director were used. It is shown that depending on boundary conditions at the cell surface the coalescence process at the initial stage develops in a different manner. In a cell with planar boundary conditions at the initial stage we observe linear dependence of the width of the neck between droplets on time. At subsequent stages the influence of surface leads to slower dynamics. The final stage of coalescence is characterized by exponential relaxation of the droplet to the equilibrium shape. At coalescence of droplets whose diameter exceeds the cell thickness, we observed an intermediate stage with power-law dependence of the neck width on time. The duration of this stage increases with increasing the droplet size. Capillary velocity and characteristic times at different stages of coalescence were determined. Characteristic times for the initial stage increase linearly with increasing the droplet size. For the middle stage the characteristic times increase proportionally to the third power of the droplet radius.

作者简介

P. Dolganov

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: pauldol@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka, 142432

N. Spiridenko

Osipyan Institute of Solid State Physics RA

Email: pauldol@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka, 142432

V. Dolganov

Osipyan Institute of Solid State Physics RA

Email: pauldol@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka, 142432

参考

  1. Frenkel J. // J. Phys. (Moscow). 1945. V. 9. P. 385.
  2. Hopper R.W. // J. Am. Ceram. Soc. 1984. V. 67. P. 262. https://www.doi.org/10.1111/j.1151-2916.1984.tb19692.x
  3. Menchaca-Rocha A., Martinez-Davalos A., Nunez R., Popinet S., Zaleski S. // Phys. Rev. E. 2021. V. 63. P. 046309. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevE.63.046309
  4. Wu M., Cubaud T., Ho C.H. // Phys. Fluids. 2004. V. 16. P. L51. https://www.doi.org/10.1063/1.1756928
  5. Aarts D.G.A.L., Lekkerkerker H.N.W., Guo G.H., Wegdam D.B. // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 95. P. 164503. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.164503
  6. Yao W., Maris H.J., Pennington P., Seidel G.M. // Phys. Rev. E. 2005. V. 71. P. 016309. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevE.71.016309
  7. Case S.C., Nagel R.S. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. P. 084503. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.084503
  8. Paulsen J.D., Burton J.C., Nagel S.R. // Phys. Rev. Lett. 2011. V. 106. P. 114501. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.114501
  9. Paulsen J.D., Carmigniani R., Kannan A., Burton J.C., Nagel S.R. // Nat. Commun. 2014. V. 5. P. 3182. https://www.doi.org/10.1038/ncomms4182
  10. Rahman M., Lee W., Iyer A., Williams S.J. // Phys. Fluids. 2019. V. 31. P. 012104. https://www.doi.org/10.1063/1.5064706
  11. Shuravin N.S., Dolganov P.V., Dolganov V.K. // Phys. Rev. E. 2019. V. 99. P. 062702. рttps://www.doi.org/10.1103/PhysRevE.99.062702
  12. Nguyen Z.H., Harth K., Goldfain A.M., Park C.S., Maclennan J.E., Glaser M.A., Clark N.A. // Phys. Rev. Res. 2021. V. 3. P. 033143. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevResearch. 3.033143
  13. Klopp C., Eremin A. // Langmuir. 2020. V. 36. P. 10615. https://www.doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c02139
  14. Delabre U., Cazabat A.M. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. P. 227801. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.227801
  15. Hack A.M., Tewes W., Xie Q., Datt C., Harth K., Harting J., Snoeijer J.H. // Phys. Rev. Lett. 2020. V. 124. P. 194502. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.194502
  16. Ryu S., Zhang H., Anuta U.J. // Micromachines. 2023. V. 14. P. 2046. https://www.doi.org/10.3390/mi14112046
  17. Beaty E., Lister J.R. // J. Fluid Mech. 2024. V. 984. P. A77. https://www.doi.org/10.1017/jfm.2024.295
  18. Eggers J., Sprittles J.E., Snoeijer J.H. // Annual Review of Fluid Mechanics. 2024. V. 57. https://www.doi.org/10.1146/annurev-fluid-121021044919
  19. Yokota M., Okumura K. // PNAS 2011. V. 108. P. 6395. https://www.doi.org/10.1073/pnas1017112108
  20. Oswald P., Poy G. // Phys. Rev. E. 2015. V. 92. P. 062512. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevE.92.062512
  21. Dolganov P.V., Zverev A.S., Baklanova K.D., Dolganov V.K. // Phys. Rev. E. 2021. V. 104. P. 014702. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevE.104.014702
  22. Долганов П.В., Зверев А.С., Спириденко Н.А., Бакланова К.Д., Долганов В.К. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2022. № 8. C. 30.
  23. Dolganov P.V., Spiridenko N.A., Zverev A.S. // Phys. Rev. E. 2024. V. 109. P. 014702. https://www.doi.org/ 10.1103/PhysRevE.109.014702
  24. Долганов П.В., Спириденко Н.А., Долганов В.К., Кац Е.И., Бакланова К.Д. // Письма в ЖЭТФ. 2023. Т. 118. С. 118. https://www.doi.org/10.31857/S1234567823140094
  25. Де Жен П.-Ж. Физика жидких кристаллов, пер. с англ. М.: Мир, 1977. 400 с.
  26. Faetti S., Palleschi V. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. P. 6254. https://www.doi.org/10.1063/1.447582
  27. Kim Y.K., Shiyanovskii S.V., Lavrentovich O.D. // J. Phys. Condens. Matter. 2013. V. 25. P. 404202. https://www.doi.org/10.1088/0953-8984/25/40/ 404202
  28. Haputhanthrige N.P., Paladugu S., Lavrentovich M.O., Lavrentovich O.D. // Phys. Rev. E. 2024. V. 109. P. 064703. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevE.109.064703
  29. Eggers J. // Rev. Mod. Phys. 1997. V. 69. P. 865. https://www.doi.org/10.1103/RevModPhys.69.865
  30. McKinley G.H., Tripati A. // J. Rheology. 2000. V. 44. P. 653. https://www.doi.org/10.1122/1.551105
  31. Eggers J., Villermaux E. // Rep. Prog. Phys. 2008. V. 71. P. 036601. https://www.doi.org/10.1088/0034-4885/71/3/036601

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».