2017 Fiscal Year Annual Research Report
Protocol development for the real-space observation of topological defects in liquid crystals
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16K13862
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉田 浩之 大阪大学, 工学研究科, 助教 (80550045)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 液晶 / トポロジカル欠陥 / 転傾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、流動性を持ち、一般には実空間における高解像観察が不可能な、液晶中に存在するトポロジカル欠陥を透過電子顕微鏡で観察するためのプロトコル確立に取り組んだ。本研究で提案した手続きは、透過電子顕微鏡でコントラストの生じるような重い元素を含む重合性分子を液晶に添加し、欠陥部のマーカーとして作用させるべく空間選択的に重合したあと、重元素を持たない重合性液晶を拡散によって液晶試料中に導入し、全体を固化して得た固体膜の観察を行うものである。得られた成果と知見を以下にまとめる。
①欠陥とナノ物質の相互作用を明らかにするため、重合性を示さず、かつ液晶に相溶性を示すルテニウム錯体誘導体を液晶に添加し、欠陥線が所望の位置に安定化されるよう、人工的に設計した素子に封入した。吸光度測定による分散状態の調査を行った結果、ルテニウム錯体誘導体は試料全体に分散するが、欠陥部では濃度が局所的に増大していることが実験的に示された。
②ヨウ素元素を含む重合性分子を合成し、周期的な欠陥線を自発的に形成する液晶相である、ブルー相液晶に添加して相挙動を観察した。重合性液晶の添加はブルー相液晶相の発現には影響を及ぼさないことが確認され、提案手続きに基づく固体膜を得た。しかしながら、高分子安定化後に透過電子顕微鏡を行った結果、欠陥部における顕著なコントラストの増大は認められなかった。コントラスト増大を目指し、ヨウ素元素を分子内に二つ含む重合性液晶を合成し、液晶に添加したところ、この場合には、重合性液晶と母液晶の相溶性が悪く、結晶の析出が見られた。このことから、提案手続きによって固体膜を得ることは可能だが、液晶に導入する分子は透過電子顕微鏡におけるコントラストの発現と相溶性のバランスを考慮して選定する必要があることが分かった。
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