Opto-mechanical effects in nematic and cholesteric liquid crystals

Il lavoro si inserisce in un programma di ricerca teso a mettere in evidenza alcuni fenomeni termodinamici di non equilibrio proibiti per ragioni di simmetria nei materiali normali, ma permessi nei materiali chirali. Questi fenomeni coinvolgono lࢠaccoppiamento tra una forza termodinamica di tipo polare e un flusso di tipo assiale. La relativa costante di accoppiamento àƒ¨ quindi uno pseudo-scalare. Si tratta, in generale, di effetti molto deboli e difficili da rivelare, poichàƒ© il grado di chiralitàƒ dei materiali formati da molecole chirali àƒ¨, in genere, molto piccolo. I cristalli liquidi colesterici, invece, possiedono una chiralitàƒ di tipo strutturale, che àƒ¨ molti ordini di grandezza piàƒ¹ grande della chiralitàƒ di origine molecolare e sono quindi materiali ideali per lࢠosservazione sperimentale di tali effetti. Il piàƒ¹ noto tra gli effetti termodinamici legati alla chiralitàƒ dei colesterici àƒ¨ lࢠeffetto Lehman, che àƒ¨ lࢠoggetto di studio di questo lavoro. Lࢠeffetto consiste nella rotazione della struttura colesterica indotta dallࢠapplicazione di un gradiente di temperatura o di un campo elettrostatico. Sebbene il fenomeno sia stato osservato al microscopio da Lehman fin dal 1900, ogni tentativo di misura quantitativa àƒ¨ finora fallito, per via di effetti concomitanti, come lࢠeffetto flesso-elettrico, legati al difficile controllo della geometria sperimentale (usualmente micro-gocce di colesterico in ambiente isotropo). Lࢠidea di base del lavoro àƒ¨ quello di utilizzare un fascio di luce focalizzato per creare la ࢠgocciolinaࢠcolesterica in un ambiente nematico che abbia una simmetria cilindrica attorno alla direzione della velocitàƒ angolare di rotazione indotta. La luce svolge un ruolo puramente ausiliario, che permette, peràƒ², il controllo accurato della geometria del profilo colesterico, in modo da poter escludere gli effetti concorrenti.