定常及び振動流動場下光散乱によるスメクティック液晶の層状構造と揺らぎの研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07750007
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山本 潤 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10200809)
• Keywords: スメクティック液晶 / 流動場効果 / 波打ち揺らぎ / 光散乱 / リオトロピック液晶 / ラメラ相 / ブラッグ散乱 / スポンジ相

Research Abstract

スメクティック液晶は1次元の位置の秩序のみを持ち、層状構造を有する液晶相である。本研究では流動場と2分子膜の波打ち揺らぎのカップリングに焦点をあて、定常流動場・振動流動場下の光散乱測定により、液晶中の揺らぎ・秩序に対する流動場効果に関する研究を行う。液晶相では流動場と内部自由度のカップリングにより、流動に誘起される大きな構造変化(例えば融解)が起こり得る。
本研究では、研究計画に基づき以下の実験装置の作成を行った。【encircled1】まず、平行平面より構成される試料セルを作成し、試料に定常流、振動流を印加できる様にした。【encircled2】リオトロピック液晶は、温度に強く依存して様々な相に相転移する。このため、本補助金で購入した精密恒温循環槽を用いて流動セル内の温度を正確に制御できる様にシステムを構築した。【encircled3】散乱光強度の検知には、リニアイメージセンサを組み込んだマルチチャンネル測光システムを自作して用いた。これにより、流動印加、流動停止に対する系の時間的応答や、周波数ωの振動流に対する、散乱スペクトルの複素周波数応答など、時間領域での測定が可能となった。
この装置を用いて超膨潤状態のリオトロピックスメクティック液晶の測定を行った。
【encircled1】振動流(周波数ωを持った正弦流動場)及び、定常流のずり速度変化に対する過渡応答の測定を行った。この結果から、流動場とカップリングする波打ち揺らぎの、特徴的時間に対する情報を抽出した。
【encircled2】液晶試料・濃度・温度等種々のパラメータを変え測定を行った。この結果を揺らぎの理論と対照した。
【encircled3】スメクティック相-スポンジ相相転移点近傍での流動誘起相転移の測定を行った。温度・流動場をパラメータとした精密な測定から、流動場を1つの軸とした新しいタイプの相図である“動的相図"を描いた。
上記の様に、研究計画に基づき研究を遂行し、流動場効果の物理的なメカニズムに対する新しい知見を得ることができたと考える。

Research Products

• [Publications] Jun Yamamoto: "Effect of Weak shear on Hyperswollen Lyotropic Smectic Liquid Crystals" Int. J. Thermphys. 16. 1099-1107 (1995)
• [Publications] Jun Yamamoto: "Shear Effect on Layer Undulation Fluctuations of a Hyperswollen Lamellar phase" Phy. Rev. Lett.74. 932-935 (1995)