光散乱による乱れた液晶の構造と秩序回復過程

• Project/Area Number: 11874075
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小中 重弘 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50000849)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2000: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 光散乱 / 液晶構造 / 液晶秩序 / 秩序回復過程

Research Abstract

これまで、液晶の構造を力学的に乱すと白濁が強まり、どの液晶でも散乱強度の増加は通常のレイリー散乱や静置した液晶の光散乱とは異なり、光の波長が長いほど大きいという興味深い現象を見い出した。本年度はサーモトロピック液晶(ZLI-1132、MBBA)の他に、末端のアルキル基の長さだけが異なるMBBAとEBBAの混合液晶の構造を機械的に乱して紫外・可視・近赤外領域の濁度スペクトルを測定した。このスペクトルの解析結果は回折格子の切りかえによるバックグラウンドの変化に依存することが分かり、その修正を行った。一方、濁度の時間変化からまた緩和の時定数を測定した。
入射光が液晶中の2点(2ケ所の回位)で散乱し、互いに干渉すると考え、2点間の間隔を一定として散乱強度の理論式を導いた。どの液晶でもこの式で全散乱断面積の波長依存性をよく説明することができた。次に、液晶の回位の距離の分布にガウス分布を仮定して、全散乱断面積の波長依存性から分布の中心位置(平均距離)と標準偏差を求めた。測定値は液晶に依存するので乱れた液晶の構造を反映していると考えられる。平均距離がドメインの大きさを表わすと考えて、平均距離と緩和の時定数とから、細分化したドメインの修復過程について検討した。実験データはドメイン中で細分化したドメインが時間とともに消滅していくと考えるとよく説明される。この結論は妥当であるので、平均距離とドメインの大きさとの関係の理論的導出を検討した。種々の有機物を混合して測定した濁度の変化は液晶分子と溶質分子の形状の類似性、官能基で分類することができた。