2019 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical framework supporting direct optical observations of ordered structures of soft matter
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17H02947
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
福田 順一 九州大学, 理学研究院, 教授 (90392654)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 液晶 / Maxwell方程式 / 光学顕微鏡 / 位相欠陥 / コレステリックブルー相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，表面で液晶が平行配向するような2枚の基板で挟まれたネマチック液晶が示す位相欠陥について，その光学顕微鏡像を再現するための数値計算を行った．欠陥の「周り」が顕微鏡でどのように見えるかについてはよく知られているが，欠陥「そのもの」の空間スケールは（光学顕微鏡の解像度より小さい）数十nmであることから，欠陥そのものが光学顕微鏡によりどのように見えるかについての考察は不十分であった．本研究では欠陥のチャージ（±1/2,±1）の違い，及び集光レンズの開口数(NA)の変化によって顕微鏡像がどのように変化するかについて，光の電磁場に関するMaxwellを直接解くことによって調べた．その結果，欠陥は暗いスポットとして見えること，±1/2の欠陥の方が±1よりもスポットが小さいこと，開口数が大きい方がスポットは小さくシャープな像として見えること．開口数が非常に大きい時は明るいスポットとして見えることもあることなどを明らかにした．位相欠陥のような光学顕微鏡の空間解像度より小さな構造がどのように見えるかについての重要な理論的知見を与えたと考えている．
その他の問題として，コレステリックブルー相液晶の立方格子の配向について，連携研究者の吉田浩之博士が光学観察から得た知見についての考察を，連続体理論に基づくブルー相液晶の秩序構造のシミュレーションに基づいて開始した．具体的には，基板表面が表面に平行なある特定の方向の液晶配向を課す時に，立方格子の格子軸がその配向方向と有限の角度を成すというものである．表面の配向方向と格子方向の間の角度を系統的に変化させた計算を行い，吉田博士が得た知見のうちのいくつかを再現する結果を得つつある．
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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
液晶の位相欠陥という光学顕微鏡の空間解像度より小さな構造の光学的手法による実空間観察について重要な知見を得ることができたと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究成果については論文執筆，及び学会等における公表がまだ十分に行われていないので，それらに取り組むとともに，様々な光学観察モード（暗視野，位相差，共焦点など）による顕微鏡像についての知見も深める．
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Research Products
(9 results)
