DIFUSSION OF A SPHERICAL PROBE THROUGH STATIC NEMATOGENS: EFFECT OF INCREASING GEOMETRIC ANISOTROPY AND LONG-RANGE STRUCTURE

"Difussion of a spherical probe through static nematogens: effect of increasing geometric anisotropy and long-range structure". A. K. Tucker, R. Hernandez. JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B 116, 1328 (2012). DOI: 10.1021/jp207346j

Diffusional behavior of a spherical probe through static nematogens (or needles) is probed via molecular dynamics simulations. The needles are modeled as spherocylinders and are arranged in idealized limits of an isotropic phase and a slowly quenched nematic mesh. The spherical probe exhibits superdiffusive motion through both the isotropic and nematic scatterer configurations. The superdiffusive behavior results from directional collisions between the spherical probe and the static nematogens. Velocity autocorrelation functions show long time correlations caused by directionality of transport due to the geometric anisotropy of the scatterers; however, glassy behavior exhibited by the tracer is observed when the scatterers are sufficiently long, leading to a downturn in the diffusion coefficients. Diffusion through the nematic configuration shows anisotropic diffusion with preferential motion occurring along the orientational director by way of effective channels formed by the long-range orientational order of the aligned nematogens.

Se prueba, a través de simulaciones de dinámica molecular, el comportamiento de difusión de una sonda esférica a través de nematógenos (o agujas). Las agujas se modelan como esferocilindros y se acomodan dentro de los límites ideales de una fase isotrópica y de una red nemática que desaparece lentamente. La sonda esférica muestra un movimiento superdifusivos a través tanto de la configuración isotrópica como de la configuración de dispersores nemáticos. El comportamiento superdifusivo viene de las colisiones direccionales entre la sonda esférica y los nematógenos estáticos. Las funciones de autocorrelación para la velocidad muestra correlaciones a largo plazo causadas por la direccionalidad del transporte debido a la anisotropía geométrica de los dispersores; sin embargo, el trazador muestra un comportamiento vítreo cuando los dispersores son suficientemente grandes, lo que lleva a una disminución de los coeficientes de difusión. La difusión a través de una configuración nemática muestra difusión anisotrópica con un movimiento preferencial a lo largo del director de orientación, por medio de canales efectivos formados por el orden de orientación de largo alcance de los nematógenos alineados.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp207346j