Tek ve çift eksenli sıvı kristallerde ısı iletim katsayısı, enerji ve yoğunluğun moleküler dinamik simülasyon ile hesaplanması

Abstract

Bu çalışmada, hem rastgele hem de 0o, 45o ve 90o'lik moleküler yönelime sahip elipsoidal yapıdaki tek ve çift eksenli sıvı kristallerin ısı iletim katsayısı, enerji ve yoğunluk değerleri Moleküler Dinamik simülasyon ile hesaplanmıştır. Isı iletim katsayısı hesaplamaları için LAMMPS paket programıyla birlikte kullanılan Müller-Plathe metodu kullanılmıştır. Smektik, nematik ve izotropik fazlarda yapılan hesaplamalar sonucunda hem tek hem de çift eksenli moleküllerde ısı iletiminin paralel bileşeninin dik bileşenden daha büyük olduğu gözlenmiştir. 45o'lik moleküler yönelimde ise ısı iletim katsayısı değeri, paralel ve dik bileşenler arasında elde edilmiştir. Ayrıca çift eksenli moleküllerde ısı iletiminin paralel ve dik bileşenleri oranı, tek eksenli molekülerden daha büyük elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar mevcut deneysel ve teorik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Tek eksenli sıvı kristal moleküllerin rastgele moleküler dağılımda sıcaklığın bir fonksiyonu olarak enerji ve yoğunluk değerleri ve nematik fazda ısı iletim katsayısının paralel ve dik bileşenleri oranı literatürle uyumlu olarak elde edilmiştir.

In this study, heat conductivity coefficient, energy and density values of the uniaxial and biaxial liquid crystals at the ellipsoidal structure, both of which oriented randomly and has the molecular orientations of 0o, 45o, and 90o, were calculated by Molecular Dynamics simulation. Müller-Plathe method implemented in the LAMMPS package program has been used to calculate the heat conductivity coefficient. As a result of calculations made at the smectic, nematic and isotropic phases, both in the uniaxial and biaxial molecules, the parallel component of the heat conductivity has been greater than the observed perpendicular component. The heat conductivity coefficient value in the molecular orientation of 45o between the parallel and perpendicular components are obtained. Furhermore the heat conductivity ratio between the parallel and perpendicular components of the biaxial molecules has been greater than the obtained uniaxial molecules. The obtained results are compared with the available experimental and theoretical data. The heat conductivity ratio between the parallel and perpendicular components of molecules for the nematic phase and the simulation results for the energy and density as a function of temperature in randomly molecular orientation of the uniaxial liquid crystal molecules is in an excellent consistence with the results reported in the literature.