高速ナノセンシングによる液晶の位相欠陥ネットワーク組換えダイナミクスとレオロジー
Publicly Offered Research
| Project Area | Discrete Geometric Analysis for Materials Design |
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| Project/Area Number |
18H04469
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤井 修治 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40401781)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥19,630,000 (Direct Cost: ¥15,100,000、Indirect Cost: ¥4,530,000)
Fiscal Year 2019: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2018: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
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| Keywords | ブルー相 / レオロジー / 欠陥ダイナミクス / 液晶 / 欠陥 / 画像解析 / コレステリック・ブルー相 / 量子ドット / 位相欠陥 / 欠陥ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コレステリック・ブルー相は、欠陥が三次元周期構造を持つユニークな液晶相である。すでに、ブルー相の線形弾性率が欠陥ネットワークの周期により決まることが明らかにされている。他方、シミュレーションからは、せん断を加えることにより欠陥ネットワークの破断・再結合が生じ、欠陥の規則的な周期構造が無秩序なネットワーク構造へと転移することが示唆されている。この結果に触発され、せん断変形印加後に線形粘弾性挙動を測定すると、せん断により弾性率が増大することを見出した。せん断による弾性率の増大現象は、欠陥ネットワークの組み替えと関係があると考え、欠陥ネットワーク構造に着目しつつレオロジー計測を実施することとした。異なる周期構造を持つブルー相のレオロジー特性を明らかにしつつ、欠陥構造変化との因果関係を探ることにより、欠陥が関与するレオロジー体系の構築を目指す。
ブルー相IIIは、周期性を持たない無秩序な欠陥ネットワーク構造を持つ。ブルー相IとIIに加え、ブルー相IIIのレオロジー特性を詳細に調べた。その結果、ブルー相IIIはある特定の温度領域においてのみ、シアシックニング現象を示すことを見出した。シアシックニング現象のメカニズムを解明するために、大振幅振動実験を行い波形解析を実施した。第３高調波がシアシックニングを生み出す原因であることがわかった。
欠陥構造を評価するために、ゲスト分子として量子ドットを液晶中に導入し、間接的な欠陥構造の可視化を試みた。球状の量子ドットは液晶分子の配向場を局所的に乱すため、等方相では均一に分散されるが、液晶相では欠陥内に凝集される。この性質を利用し欠陥を間接的に可視化する。可視化手法には、全反射照明蛍光顕微鏡を、観察手法にはRemote Recontrol法を採用し光学系を構築した。今後、これらの証明系と観察系を用い、詳細な構造観察を進めていく。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
