Stability of the decagonal quasicrystal in the Lennard-Jones-Gauss system

Although quasicrystals have been studied for 25 years, there are many open questions concerning their stability: What is the role of phason fluctuations? Do quasicrystals transform into periodic crystals at low temperature? If yes, by what mechanisms? We address these questions here for a simple two-dimensional model system, a monatomic decagonal quasicrystal, which is stabilized by the Lennard-Jones-Gauss potential in thermodynamic equilibrium. It is known to transform to the approximant Xi, when cooled below a critical temperature. We show that the decagonal phase is an entropically stabilized random tiling. By determining the average particle energy for a series of approximants, it is found that the approximant Xi is the one with lowest potential energy.Comment: 7 pages, 2 figures, Proceedings of Quasicrystals - The Silver Jubile

Influence of polarizability on metal oxide properties studied by molecular dynamics simulations

We have studied the dependence of metal oxide properties in molecular dynamics (MD) simulations on the polarizability of oxygen ions. We present studies of both liquid and crystalline structures of silica (SiO2), magnesia (MgO) and alumina (Al2O3). For each of the three oxides, two separately optimized sets of force fields were used: (i) Long-range Coulomb interactions between oxide and metal ions combined with a short-range pair potential. (ii) Extension of force field (i) by adding polarizability to the oxygen ions. We show that while an effective potential of type (i) without polarizable oxygen ions can describe radial distributions and lattice constants reasonably well, potentials of type (ii) are required to obtain correct values for bond angles and the equation of state. The importance of polarizability for metal oxide properties decreases with increasing temperature.Comment: 8 pages, 7 figure

Flüssigkristalline Blaue Phasen : 100 Jahre Flüssigkristalle

Vor hundert Jahren hat man erstmals Flüssigkeiten als eigenständige Phasen identifiziert, die wie ein Kristall das Licht doppelt brechen und daher flüssige Kristalle genannt werden. Noch besser trifft diese Bezeichnung zu auf die sog. Blauen Phasen, die ebenfalls schon vor hundert Jahren durch eine Lichterscheinung auffielen, deren Struktur aber erst in den letzten zehn Jahren aufgeklärt wurde. Die Moleküle der Blauen Phasen bilden nämlich mit ihren Anisotropieachsen ein dreidimensionales periodisches Orientierungsmuster. Die Einheitszelle von ca. 300 nm Durchmesser ist flüssig und faßt 10 7 Moleküle. Man beobachtet Phänomene wie bei atomaren Kristallen: selektive Lichtstreuung (aber im sichtbaren Spektrum), Facettenwachstum, Versetzungen

Makroskopische Quasikristalle

Fünf Jahre ist es her, daß Dan Shechtman (Technion, Haifa) an der Metallegierung Al86Mn14 ein scharfes Elektronenbeugungsmuster mit Ikosaedersymmetrie fand. Weitreichende Ordnung, dokumentiert durch Bragg-Reflexe, und nicht-kristallographische Ikosaedersymmetrie mit fünfzähligen Achsen haben die Strukturphysiker in den Jahren seither veranlaßt, eine Fülle von Modellen für atomare Anordnungen zu entwickeln, die zwischen den periodischen klassischen Kristallen mit Fernordnung und den nur nahgeordneten amorphen Strukturen liegen. Erste Modellvorstellungen von Quasikristallen entnahm man den Penrose-Mustern. Sie bilden in zwei Raumdimensionen eine lückenlose Überdeckung der Ebene mit zwei Arten von Zellen in der Form einer spitzen und einer stumpfen Raute

Temperature dependence of the elastic constants for biaxial nematic liquid crystals

The elastic constants K ij of the Frank-Oseen energy density for uniaxial nematic liquid crystals depend on the Maier-Saupe order parameter S and hence on temperature. Longa et al. recently used an extended Landau-Ginzburg-de Gennes theory to expand the functions K ij(S) up to fourth order in S. Here, a similar procedure is applied for the elastic energy density of biaxial nematic liquid crystals. The three chiral and 15 achiral constants are expressed as fourth-order polynomials in the order parameter S and the degree of biaxiality T. Via the temperature dependence of the quantities S and T also the temperature dependence of the elastic constants is fixed.Die elastischen Konstanten K ij der Frank-Oseen-Energiedichte für einachsige nematische Flüssigkristalle hängen über den Maier-Saupe-Ordnungsparameter von der Temperatur ab. Longa et al. haben kürzlich eine erweiterte Theorie nach Landau-Ginzburg-de Gennes benutzt, um die Funktionen K ij(S) bis zur vierten Ordnung nach S zu entwickeln. Hier wird ein ähnliches Verfahren bei der elastischen Energiedichte von biaxialen nematischen Flüssigkristallen angewandt. Die drei chiralen und 15 nichtchiralen Konstanten werden als Polynome vierten Grades in Ordnungsparameter S und Biaxialitätsparameter T ausgedrückt. Durch deren Temperaturabhängigkeit ist damit das Temperaturverhalten der elastischen Konstanten bestimmt