V doktorskem delu smo razvili strukture polja v pasivnih in aktivnih nematskih tekočinah. Ti profili v polju so določeni z ograditvijo, delci, tokom in zunanjimi polji. Osrednji raziskovalni pristop je numerično modeliranje, ki temelji na minimizaciji proste energije z metodo končnih diferenc, in modeliranje toka s hibridno mrežno Boltzmannovo metodo. Ustvarjene strukture so rezultat kombinacije topoloških defektov, zunanje ograditve in koloidnih delcev. Preučevali smo urejanje podkvastih koloidnih delcev s planarnim sidranjem. Geometrijske parametre koloidnega delca smo optimizirali tako, da so delci medsebojno interagirali privlačno in so se lahko sestavili v 2D in tudi 3D koloidne kristale. Študirali smo tudi metamaterialni odziv tovrstnih podkvastih koloidov, ki se obnašajo kot resonatorji. Pokazali smo optično zakrivanje z ustvarjanjem polimernih struktur direktno v tekočekristalni celici, nastavljivi z električnim poljem. S pomočjo numeričnega modeliranja smo raziskali strukture v nematskem polju, ki se formirajo v okolici kompozitnih koloidnih delcev s posebnim koničnim sidranjem in ustvarjajo višje multipolne momente. Predstavimo tudi preprosto pravilo, s katerim lahko napovemo multipolni moment samo z opazovanjem defektnih struktur. V enega od obeh prepletov kanalov, v giroidni strukturi, uvedemo kiralni in nekiralni nematski tekoči kristal. Kompleksna oblika kanalov povzroči nastanek tako urejenih, kot tudi neurejenih defektnih struktur. Simuliramo pasivni nematski tok v poroznih mikrokanalih in študiramo nastanek umbiličnih defektov različnih moči ter regularnih mrež umbiličnih defektov, ki nastanejo zaradi sedelnih in ekstremalnih točk v toku. Preučimo 3D aktivno turbulenco v kapljicah aktivnega nematika s homeotropnimi robnimi pogoji. Študiramo prehod iz točkastega defekta v topološko turbulenco z analizo topoloških defektov in topoloških dogodkov, kot tudi z analizo samega toka. To delo je torej namenjeno razvoju nove funkcionalne mehke snovi, ki ima zanimive lastnosti, kot so na primer vodenje svetlobe, topološka defektna stanja, fotonske reže, metamateriali in optično zakrivanje.
|