Computer simulation study of a two-dimensional dipolar lattice

Summary The present work reports Monte Carlo calculations on a classical square lattice, consisting of purely dipolar plane rotators with identical dipole moments. Dipolar interactions are known not be essential for nematic ordering, but they can play a significant role in some specific cases; along the lines of the lattice model approximation already used in simulation work on liquid crystals, our system can be considered as an extreme case of nematogenic potential model. The system possesses an antiferroelectric ground state and, at higher temperature, it undergoes a transition to an orientationally disordered phase; comparison with the mean-field treatment of the transition is also reported. The structural properties were investigated by calculating orientational correlation functions, and found to exhibit some qualitative differences with respect to other potential models previously investigated for nematics. Simulation results indicate a close qualitative similarity with a three-dimensional analogue investigated in our previous work.

---

Riassunto Il presente lavoro riporta calcoli Monte Carlo per un reticolo classico quadrato, costituito da rotatori piani puramente dipolari, con identici momenti. è noto che le interazioni dipolari non sono essenziali per l'ordinamento nematico, ma esse possono avere un ruolo significativo in alcuni casi specifici; lungo le linee dell'approssimazione a modello reticolare già applicata in lavori di simulazione per cristalli liquidi, il nostro sistema può pertanto venire considerato come un caso estremo di modello di potenziale nematogenico. Il sistema possiede stato fondamentale antiferroelettrico ed, a temperatura piú elevata, transisce ad una fase orientazionalmente disordinata; si riportano per confronto i risultati della trattazione a campo medio per tale transizione. Le proprietà strutturali furono investigate calcolando funzioni di correlazione orientazionale, e si è trovato che esse mostrano qualche differenza qualitativa rispetto ad altri modelli di potenziale previamente studiati per nematici. I risultati di simulazione indicano una stretta somiglianza qualitativa con un analogo tridimensionale investigato in nostri precedenti lavori.

---

Резюме В этой работе предлагаются вычисления по методу Монте-Карло для классической квадратичной решетки, состоящей нз чнсто дипольных плоских ротаторов с тождественными дипольными моментами. Известно, что дипольные взаимодействия не являются существенными для нематического упорядочения, но они могут играть существенную роль в некоторых специфических случаях: в частности, в приближении модельной решетки, уже использованном при моделировании на жидких кристаллах, наша система может рассматриваться как предельный случай модели немтическочо потенциала. Рассмотренная система обладает антиферромагнитным основным состоянием и при высоких температурах она претерпевает переход в ориентационно разупорядоченную фазу; также проводится сравнение с рассмотрением этого перехода с помощью среднего поля. Исследуются структурные свойства, вычисляя ориентационные корреляционные функции. Обнаружено существование некоторых качественных различий по сравнению с моделями потенциалов, ранее использованных для нематиков. Результаты моделирования обнаруживают качественное подобие с трехмерным аналогом, исследованным в нашей предыдущей работе.