剛体棒状分子系スメクティック液晶相の層内秩序の計算機シミュレーションによる研究

• Project/Area Number: 09212222
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 森 篤史 徳島大学, 工学部, 助手 (10239593)
• Project Period (FY): 1997
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1997)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1997: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: リオトロピック液晶 / スメクティック相 / 剛体棒状分子 / 層内秩序 / 定圧モンテカルロ法 / ヘキサティック / ヘキサゴナル / 動径分布関数

Research Abstract

棒状分子系の相系列は、等方相-ネマティック相-スメクティック (Sm)相-結晶相であることが計算機シミュレーションで確かめられており、剛体棒状分子系の理論的な予測とも一致している。しかし、Sm相が単に層内秩序が二次元液体的なSmA相に過ぎないかどうかは明らかでない。系の密度が上がり、結晶相への相転移点に近づくにつれて、Sm相の層内の秩序も発達し、SmB相が現れることが予想される。
本研究では、完全配向剛体円柱分子系について定圧モンテカルロ法を行った。直径D、長さL=5Dの完全配向円柱分子を三角格子状に36個×34個配置したものを6層重ねたものを初期配列とし、pD^3/kT=0.9,1.0,...,2.6の圧力について調べた。pが圧力、Tは温度で、kはボルツマン定数である。ヘキサティック(ボンドの方位)の秩序およびヘキサゴナルな秩序の秩序変数、二次元の動径分布関数を計算した。pD^3/kT=1.0付近を境に、高圧側から低圧側へ移るとき、キサゴナルの秩序変数が大きく減少している。また、それに対応して、二次元の動径分布関数の形にも明確な違いが見られた。これらに比べ、ヘキサティックの秩序変数に大きな変化は見られらなかった。pD^3/kT=1.0付近を境に、高圧側ではヘキサゴナルな状態であり、低圧側ではヘキサティックな状態であることがわかる。また、この前後で不連続な系のサイズの変化(圧力依存性)は見られなかった。更に、pD^3/kT=1.0では、系の平衡状態への緩和が著しく遅くなっている。