膜系の高次構造の動的制御とミクロ相分離を用いた機能のナノ・パターニングの理論

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13031062
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 太田 隆夫 広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50127990)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥薗 透 広島大学, 大学院・理学研究科, 講師 (10314725)
• Keywords: 高分子共重合体 / ミクロ相分離 / 光誘起相分離 / 高分子分散液晶系 / 計算機シミュレーション / 非平衡系 / 振幅方程式

Research Abstract

高分子分散液晶系の光誘起相分離のモデルを導入し、その計算機シミュレーションを行った。この系は次世代液晶ディスプレーの開発に関する応用上の重要性があり、また、一方では、ゲル化に伴う相分離における粘弾性の非対称性や、液晶ドメインでの等方相からネマテック相への転移がドメインの形態とその成長過程に大きく影響する特徴があり、アカデミックな観点からも重要な研究対象である。ゲル化によるネットワークドメインの形成と成長の凍結をシミュレーションで示すことができた。
高分子共重合体のミクロ相分離の3次元計算機シミュレーションと理論解析を行った。ラメラ、ジャイロイド、シリンダーなどメゾ構造問の転移のキネテックスについては、その重要性にもかかわらず理論的研究が進んでいない。本研究では、弱偏斥における安定構造の近似理論を発展させ、かつ、シミュレーションによって、異なる構造間転移の様子を調べ、転移に伴うドメインのつなぎかえを詳細に検討するため、結果をビデオ化した。また、準安定構造としてrhombohedral相が存在することを確認した。
相分離と化学反応が競合する系は本質的に熱平衡状態から遠く離れた系に特徴的なメゾスコピックドメインの運動がみられる。本研究では、その計算機シミュレーションを行い、3角ドメイン格子がコヒーレントに伝播するなど、多くの新しい知見を得た。また、振幅方程式による理論解析も行った。

Research Products

• [Publications] H.Nakazawa: "Phase separation and gelation of polymer-dispersed liquid crystals"Computational and Theoretical Polymer Science. 11. 445-458 (2001)
• [Publications] M.Nonomura: "Growth of Mesophases in Morphological Transitions"Journal of Physical Society of Japan. 70. 927-930 (2001)
• [Publications] M.Nonomura: "Kinetics of Morphological Transitions between Mesophases"J.Physics : Condensed Matter. 13. 9089-9112 (2001)
• [Publications] T.Okuzono: "Self-Propulsion of Cellular Structures in Chemically Reacting Mixtures"Physical Review. E64. 045201-1-045201-4 (2001)
• [Publications] M.Motoyama: "Target patterns in phase separation induced by cross-linking"Journal of Physical Society of Japan. 70. 729-732 (2001)
• [Publications] Y.Enomoto: "Square-hexagonal transformation of periodic domain structures in a conserved system"Journal of Physical Society of Japan. 70. 2939-2947 (2001)