2017 Fiscal Year Annual Research Report
Torque driven by liquid crystal droplets under a temperature gradient
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16H07290
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
坊野 慎治 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (60778356)
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| Project Period (FY) |
2016-08-26 – 2018-03-31
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| Keywords | 液晶 / ソフトマター / コレステリック液晶 / レーマン回転 / 異性体転移 / 光表面潤滑 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
等方相と共存しているコレステリック液晶(Ch)滴にアゾベンゼン分子を加えて、紫外光照射下においてCh滴の示す特異なダイナミクスを研究した。昨年度までの研究で、バルク中に加えたアゾベンゼン分子が自発的に基板に吸着することがわかった。このため、紫外光を照射すると、基板に吸着したアゾベンゼン分子のDisorder効果により、Ch滴が基板から“浮かびあがり”、さらに一方向回転を示すことが明らかになった。そこで今年度は、この一方向回転について、Ch滴内に生じるアゾベンゼンの物質流に着目して研究を行った。
はじめにアゾベンゼンの添加量や紫外光強度に対する回転挙動を調べた。具体的には、紫外光を照射しながら偏光顕微鏡観察を行い、Ch滴の角運動量を調べた。Ch滴の角運動量は、照射紫外光強度に対し線形に、アゾベンゼンの添加量に対し緩和的に依存して加速する。
この実験結果を説明するために、反応拡散方程式に基づいたモデルを作成した。アゾベンゼンの異性化は紫外光の吸収を伴うため、紫外光強度と異性体の濃度が空間不均一となる。我々のモデルにおいては、異性体の濃度勾配に沿って物質流が生じ、さらに流れとトルクの交差相関を記述するLeslie理論に従いトルクを駆動する。
モデルが予測する角運動量の添加アゾベンゼン濃度や紫外光強度に対する依存性と実験結果を比較すると良く一致するころがわかった。これは、光照射によってCh滴中に生じた物質流が回転を駆動していることを示しており、この回転現象は光をトルクへ変換するCh滴の特異なダイナミクスである。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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