액정의 독특한 방향성 및 위치 질서는 특이한 물리적 성질을 부여하여 응축된 연질 물질에서 중요한 위치를 차지하게 한다. 액정의 정렬된 구조 내에서 연속 대칭성의 붕괴로 인해 위상 결함이 생성된다. 위상 결함이 상전이 과정에서 변화하는 메커니즘과 외부장 하에서 질서 있게 제어하여 생성하는 것에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 액정 시스템의 공간적 크기, 경계 조건, 외부 자극을 제어하고 다양한 열역학 과정을 도입함으로써 액정 분자는 다양한 위상 결함과 함께 전혀 다른 조립 행동을 나타내어 시스템 자유에너지를 최소화한다. 그러나 현재까지 상전이 과정에서 위상 결함의 질서 있는 제어와 동역학적 진화, 외부장 하에서의 제어된 변화 행동과 메커니즘, 그리고 위상 결함의 응용 탐색 등은 추가 연구가 필요하다. 본 논문은 본 연구팀이 광제어 방향 기술을 이용하여 고정밀 임의 프로그래밍 가능한 2차원 평면 앵커링 설계를 구현하고, 2차원 광 방향 층을 통해 액정 분자의 3차원 배열을 유도하여 다양한 상 상태에서 위상 결함을 제어 가능하고 질서 있게 대면적으로 생성한 내용을 종합하였다. 아울러 Landau-deGennes 이론을 활용하여 상전이 과정에서 위상 결함의 진화 메커니즘을 규명하고, 그 이면에 숨겨진 진화 법칙을 탐구하였다. 본 연구는 질서 있는 시스템 자기 조립 행동에 대한 이해를 풍부하게 하며, 위상 결함의 제어 생성과 응용 탐색을 위한 길을 닦았다.

액정;네마틱 상;준결정 상;Landau-deGennes 이론;상전이;위상 결함