2016 Fiscal Year Research-status Report
液晶対流を用いた弱い乱流の輸送現象についての統計力学的研究
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15K05799
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
日高 芳樹 九州大学, 工学研究院, 助教 (70274511)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 弱い乱流 / 欠陥乱流 / ソフトモード乱流 / 南部-ゴールドストーン・モード / 位相ダイナミクス / 優拡散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(a) 液晶プレーナー配向系では、対流ロールの揺らぎに伴って対流構造のトポロジカル欠陥が現れる「欠陥乱流」が生じる。欠陥乱流は、弱い乱流の一種として長年の研究が行われてきたが、その一つに欠陥乱流を生じさせる不安定性を明らかにする研究が行なわれ、Zig-Zag不安定性とSkewed-Varicose不安定性の関与が示唆されていた。しかしながら、この研究は強制的な摂動に対する応答を見たもので、欠陥乱流の直接観測ではない。そこで、対流ロールの揺らぎを周期関数の位相の時空変化と見なし、位相ダイナミクスによる欠陥乱流の直接観測を行なった。その結果、上記2つの不安定性が確かに生じていることと、それらの不安定性がどのようにして欠陥を生じているかを明らかにした。
(b) プレーナー配向系の欠陥乱流による物質拡散では、対流ロールによる閉じ込め効果によって、遅い拡散である「劣拡散(sub-diffusion)」が生じる。一方、長波長の配向揺らぎである「南部-ゴールドストーン(NG)モード」が存在する液晶ホメオトロピック系の弱い乱流（ソフトモード乱流）では、「優拡散 (super-diffusion)」と呼ばれる速い拡散が生じることがわかった。さらに、液晶の磁場応答を用いて磁場印加によってNGモードを抑えると、優拡散から劣拡散への転移が観測され、この優拡散にNGモードが寄与していることが明らかとなった。この優拡散は、対流とNGモードの相互作用によって対流ロール自体が拡散するため起こると考えられる。NGモードは「平均流」として通常の流体にも存在している。NGモードが物質拡散に大きな影響を与えることを、今回初めて明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記載した研究計画の5項目のうち、4項目について研究を開始しているかほぼ完了している。さらに、上記(b)のように当初の計画にはなかった重要な成果も得られている。そのため、順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度に得られた成果を学会や論文で発表し、さらに未着手のテーマに取り掛かる予定である。また、これまでに得られた成果を総括する必要もあると考えている。
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| Causes of Carryover |
取り組む課題の順番を当初の計画から変更したことにより、現有の物品による研究が可能であったため、物品費に次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H29年度は、新たな物品の購入が必要な課題に取り組む予定である。また、学会発表も積極的に行うことにより、旅費も使用する予定である。
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[Presentation] Information Reduction for Chaotic Patterns2016
Author(s)
Yoshiki HIDAKA, Noriko OIKAWA, Kosuke IJIGAWA, Hirotaka OKABE, and Kazuhiro HARA
Organizer
The 11th International Conference on Computer Science & Education (IEEE ICCSE 2016) Satellite Event in Fukui
Place of Presentation
福井大学文京キャンパス アカデミーホール
Year and Date
2016-08-22 – 2016-08-22
Int'l Joint Research
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