Die einzigartige Orientierungs- und Positionsordnung von Flüssigkristallen verleiht ihnen besondere physikalische Eigenschaften und macht sie zu einer wichtigen Komponente in kondensierter weicher Materie. Aufgrund des Bruchs der kontinuierlichen Symmetrie in der geordneten Struktur von Flüssigkristallen treten topologische Defekte auf. Die Umwandlungsmechanismen topologischer Defekte während der Phasenübergänge und deren kontrollierte, geordnete Erzeugung unter Einwirkung äußerer Felder haben großes Interesse geweckt. Durch Steuerung der räumlichen Skala des Flüssigkristallsystems, der Randbedingungen und externer Anregungen sowie durch Einführung verschiedener thermodynamischer Prozesse zeigen Flüssigkristallmoleküle deutlich unterschiedliche Assemblierungsverhalten, begleitet von verschiedenen topologischen Defekten, um die freie Energie des Systems zu minimieren. Dennoch besteht weiterhin Forschungsbedarf hinsichtlich der geordneten Kontrolle und dynamischen Entwicklung topologischer Defekte während des Phasenübergangs, des kontrollierten Umwandlungsverhaltens und der Mechanismen unter externen Feldern sowie der Erforschung der Anwendungsmöglichkeiten topologischer Defekte. Diese Arbeit fasst die Ergebnisse unserer Forschungsgruppe zusammen, die optisch gesteuerte Orientierungstechnik nutzt, um eine hochpräzise, beliebig programmierbare zweidimensionale Flächenverankerung zu realisieren. Durch eine zweidimensionale optische Orientierungsschicht wurde die dreidimensionale Anordnung der Flüssigkristallmoleküle geleitet, wodurch die kontrollierte, geordnete und großflächige Erzeugung topologischer Defekte in verschiedenen Phasen realisiert wurde. Weiterhin wurde mithilfe der Landau-de-Gennes-Theorie der Evolutionsmechanismus topologischer Defekte während des Phasenübergangs aufgedeckt und die zugrunde liegenden Evolutionsgesetze erforscht. Diese Studie bereichert das Verständnis des Selbstassemblierverhaltens geordneter Systeme und ebnet den Weg für die Erforschung der kontrollierten Erzeugung und Anwendung topologischer Defekte.

Flüssigkristall;nematische Phase;Quasikristallphase;Landau-de-Gennes-Theorie;Phasenübergang;topologische Defekte