2022 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular Mechanism of Gyroid Formation by Small Mesogenic Molecules
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21H01046
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
齋藤 一弥 筑波大学, 数理物質系, 教授 (30195979)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山村 泰久 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (80303337)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ジャイロイド / ジャングルジム / ねじれ / スピンモデル / エントロピー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ジャイロイド相に隣接するキラル相の構造：最近開発された，構造乱れを積極的に利用する構造解析アルゴリズムを改良・利用することにより，ジャイロイド相に隣接するキラルキュービック相の基本構造が，これまでに想定されたことのない双連結グラフ（ジャングルジム）で表現されることを明らかにした．ジャングルジムの構造は．ジャイロイド相で見出された連続的な配向変化（捩れ）と整合的であった．（2023年，出版済）
棒状分子のつくるキュービック相の基本構造：上記のキラルキュービック相の基本構造を踏まえ，ジャングルジム構造の重要性の見直しを行った．Reticular Chemistry分野で構築されたジャングルジム構造の数学的データベースに収載された構造を解析し，ジャイロイド相に含まれるジャングルジムとキラル相に含まれるジャングルジムが，分子の捩れ配列と整合的なだけで無く，局所構造の歪みが小さく，かつ，空間充填に必要な一様性を兼ね備えていることを指摘した．（2023年，出版済）
層状液晶相の分子凝集構造：棒状分子のつくる層状液晶相について物性と分子凝集構造の関係を検討し，分子凝集構造がスメクチックA相とネマチック相の間の相転移の熱力学次数を支配していること等を実験，理論の両面から明らかにした．（2023年，一部出版済）
ねじれを好むスピンモデル：外場中の二次元三角格子の結果をまとめ，外場中で起きる相転移が，スピン配向の連続的回転対称性の破れと無関係なことを示した．（2022年，出版済）
ソフトコア棒状分子のMDシミュレーション：これまでに検討されたことのない粒子数密度の小さな領域では，適当なパラメータ領域で，ソフトコア棒状分子がちぎれたスメクチック層からなる立方対称構造をとる事を見出した．（2023年，出版済）
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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
キラルキュービック相の構造解明に成功するという予想以上の成果のため，実験計画の見直しが一部必要となったものの，繰り越しにより実験も行う事ができた．一方で，上記の通り，いくつかの顕著な成果を上げることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
キュービック相の構造の起源：ジャイロイド相とキラルキュービック相のジャングルジム構造の共通点や，後者が棒状液晶分子にに注目し，これらの構造の物理的意味を検討する．
層状液晶相の凝集構造と物性の関係：層状液晶相の凝集構造を特徴付ける手法（実験および結果の解析）を確立したので，これらをもとに物性との相関について検討を進める．とくに，構造乱れを直接反映すると予想されるエントロピーの解析に挑む．
ねじれを好むスピンモデル：外場が無い場合に長距離秩序無しに相転移が起きることに注目して，格子点の連結性が三角格子に類似したクラスターや高次元格子での挙動の検討を行う．
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