Цель исследования. Иллюстрация роли точечных поверхностных топологических дефектов в нематиках в фазовых переходах на примере неорганических золей пятиокиси ванадия в воде V2O5/H2O.

Методы. На основе измерений поляризационной оптической микроскопии и теоретически в рамках модели Ландау – де Жена и модели дефектов Киббла – Журека оценивается влияние точечных топологических особенностей на поверхности нематических коллоидов лиотропных жидких кристаллов, в частности неорганических золей системы V2O5/H2O, на их критические термодинамические, электрические, оптические, упругие и механические свойства. Для системы V2O5/H2O анализируются разработанные модели нематических коллоидных фаз с нетривиальной топологией, состоящих из веретенообразных частиц, в которых классифицируются их топологические дефекты; рассматриваются геометрические параметры нематических частиц в динамике и эволюции в зависимости от физико-химических условий, критерии устойчивости фаз, условия слияния частиц, в том числе при воздействии внешнего магнитного поля, а также экспериментальные наблюдения, подтверждающие предложенные теории и модели.

Результаты. С учетом режима коалесценции оценен критический размер коллоидной частицы системы V2O5/H2O ~ 10 нм в направлении длинной оси, при котором величина магнитной энергии равна сумме упругой и поверхностной энергии коллоидной частицы.

Заключение. Подтверждается, что необходимым условием коалесценции частиц золей системы V2O5/H2O в магнитном поле является аннигиляция точечных топологических дефектов на их полюсах, установлен геометрический критерий коалесценции частиц в магнитном поле на основе различных теорий их поверхностных дефектов.