Kajian Aliran Translasional Kristal Cair Nematik pada Fenomena Fluctuating Williams Domain di Dalam Sel Planar Parallelepiped

Muhammad Khairurrijal, Prof. Dr. Eng. Yusril Yusuf, S.Si., M.Eng.

2025 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Telah dilakukan penelitian untuk mengkaji pengaruh aliran translasional kristal cair nematik (KCN) pada pola Fluctuating Williams Domain (FWD) di dalam sel planar parallelepiped, yang memiliki geometri berbeda dibandingkan dengan sel sandwich planar konvensional. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan tegangan ternormalisasi ???? mempengaruhi karakteristik aliran translasional dan pola FWD secara signifikan. Kecepatan aliran translasional (v_trans) paling tinggi ketika ???? = 0,10 yaitu v_trans= 0,102 µm/s. Sedangkan kecepatan gerak pola FWD paling tinggi ketika ???? = 0,35 dengan kecepatan gliding v_g=10,198 µm/s dan kecepatan climbing v_c=1,886 µm/s. Selain itu, gerak gliding belum berosilasi selama aliran translasi masih teramati. Ketika tegangan terus dinaikkan, aliran translasional mengalami penurunan hingga sulit terdeteksi pada permukaan sel. Dalam kondisi ini, pola FWD menunjukkan peningkatan jumlah defect yang signifikan dan pergerakan pola yang semakin fluktuatif. Kenaikkan nilai ???? ini memperjelas perilaku osilasi v_g dan v_c . Gerak partikel micropearl juga teramati cukup baik untuk menganalisa pola aliran. Pada ???? rendah, gerak partikel masih linier dan mengikuti arah gerak aliran translasional dengan kecepatan yang hampir sama (v_p=0,094 µm/s). Pada ???? tinggi, partikel bergerak secara osilasi dan bertranslasi secara bersamaan. Partikel akan bermanuver dengan cepat ketika dilewati oleh pola FWD. Kecepatan geraknya sampai v_p=3,44 µm/s di ???? = 0,35. Geometri sel parallelepiped berkontribusi pada distribusi medan listrik yang lebih heterogen, yang memengaruhi dinamika pola dan aliran dalam sel tersebut. Munculnya aliran translasional mempercepat terjadinya deformasi dari WD ke FWD. Namun, aliran translasional juga mengurangi perilaku osilasi dari gerak gliding dan climbing pada pola FWD. Gerak gliding dan climbing menunjukkan sifat anisotropik KCN.

A study was conducted to investigate the impact of translational flow of nematic liquid crystals (NLCs) on Fluctuating Williams Domain (FWD) patterns within planar parallelepiped cells, which possess a geometry distinct from conventional planar sandwich cells. The findings reveal that an increase in normalized voltage (????) significantly influences the characteristics of translational flow and FWD patterns. The highest translational flow velocity (v_trans) was observed at ???? = 0,10, with v_trans  = 0,102 µm/s, while the peak velocities of FWD pattern motion were recorded at ???? = 0,35, with gliding velocity (v_g) reaching 10.198 µm/s and climbing velocity (v_c.) at 1.886 µm/s. Notably, gliding motion remained non-oscillatory as long as translational flow persisted. As the applied voltage increased further, the translational flow diminished to near-undetectable levels at the cell surface. Under these conditions, the FWD patterns exhibited a significant rise in the number of defects and increasingly erratic motion. Elevated values of ???? also amplified the oscillatory behavior of both v_g and v_c. The motion of micropearl particles was effectively observed to analyze flow patterns. At low ????, particle motion was linear, aligned with the direction of translational flow, and nearly matched its velocity ((v_p= 0.094 µm/s). At higher ????, the particles displayed combined oscillatory and translational motion, maneuvering rapidly as they passed through FWD patterns. Particle velocities reached up to  v_p=  3.44 µm/s at ???? = 0,35. The parallelepiped cell geometry contributed to a more heterogeneous electric field distribution, influencing the dynamics of patterns and flow within the cell. The emergence of translational flow accelerated the deformation from WD to FWD. However, translational flow also suppressed the oscillatory behavior of gliding and climbing motions in the FWD patterns. These gliding and climbing movements underscored the anisotropic properties of the NLCs.

Kata Kunci : Fluctuating Williams Domain (FWD), aliran translasional, kristal cair nematik (KCN), sel parallelepiped, anisotropik