Multistable switching of liquid crystal via control of alignment topology

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02581
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Yoshida Hiroyuki 大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (80550045)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鍛冶 静雄 九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 教授 (00509656)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 液晶 / 光配向 / トポロジカル欠陥

Outline of Final Research Achievements

Liquid crystals are widely used in displays, but in present devices, the alignment of rod-like nematic liquid crystals is uniform over a relatively large area of a few 10 to 100 micrometers. In this study, the investigators succeeded in generating and controlling micro-meter sized, orientational structures that previously had only been observed transiently, by designing the surface orietnation pattern of liquid crystal molecules on the substrate surfaces. This work opens opportunities for a novel swithicng mechanism of liquid crystals where high-energy solitonic structures are controlled by electric fields.

Free Research Field

応用物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究以前にはトポロジカル欠陥の安定化の例は存在したが、ウォールなど非特異的な構造の安定化の報告はなかった。本研究により、従来は過渡的にしか観察されなかった高エネルギー構造を人為的に安定化し、制御できることを実験と理論から明らかにした意義は大きい。
液晶はディスプレイ等に実用化されている光スイッチング材料であるが、既存のスイッチング原理では応答特性に限界が見えていた。本研究の成果により、液晶における複雑な秩序構造を制御する新規手法を見出したことから、新しい原理に基づくデバイスなどへとつながることが期待される。