強誘電性・反強誘電性液晶の非線形誘電緩和スペクトロスコピ-

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03452092
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 早川 禮之助 東京大学, 工学部, 教授 (70010717)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 康之 東京大学, 工学部, 教務職員 (00225070) ; 奥本 肇 東京大学, 工学部, 助手 (50224176)
• Keywords: 非線形誘電緩和スペクトロスコピ- / 強誘電性液晶 / ダイナミックス / ゴ-ルドストンモ-ド

Research Abstract

本年度は、まず、波形発生器、高速演算増幅器、高速・高分解能のデジタル・ストレ-ジ・オシロスコ-プ、およびパ-ソナル・コンピュ-タを用いた、広帯域(0.1Hz〜10MHz)・高精度の周波数域非線形誘電緩和スペクトル自動測定システムを開発した。次に、これを利用した単一成分および多成分系の強誘電性液晶の強誘電相における非線形誘電緩和スペクトルの測定をおこなった。その結果、強誘電性液晶ではその非線形複素誘電率が、強誘電性高分子薄膜に比べて、3〜4桁も大きな値を示すことがわかり、強誘電性液晶が非線形誘電緩和スペクトロスコピ-の格好の測定対象であることがわかった。さらに、その高次非線形スペクトルが線形スペクトルとよく対応することから、この非線形性を示すモ-ドが螺旋構造の揺らぎに起因するゴ-ルドストンモ-ドであること、3次の非線形緩和強度が負であることから、その非線形性が双極子の電場による配向飽和に起因することなどがわかった。特に、この非線形性が秩序ー無秩序型強誘電体(強誘電性高分子など)の場合に考えられるような双極子ー双極子相互作用に起因するものではなく、電場による配向の飽和であることは、強誘電性液晶が間接型強誘電体であるとする従来の考えを裏書きしている。また、測定される非線形スペクトルの概形は、非線形応答理論により現象論的に予測されるものとよく一致しており、そのColeーCole表示(非線形複素誘電スペクトルの実部を横軸に、虚部を縦軸に表示したもの)は原点を中心に高次スペクトルほど多象限にわたる渦巻型の曲線を描くのが観測された。さらに、この非線形スペクトルは弾性理論にもとづく強誘電性液晶のダイナミックスを記述する方程式を用いた計算結果により説明できることがわかった。

Research Products

• [Publications] Yasuyuki Kimura: "Nonlinear Dielectric Relaxation Spectra Calculated with Free Rotational Model of Dipde Moment" Japanese Journal of Applied Physics.
• [Publications] Yasuyuki Kimura: "Expevimeutal Study of Nonlinear Dielectric Relaxation Spectra of Ferroelectric Liquid Crystals" Japanese Journal of Applied Physics.