2013 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡クロス効果による分子マニピュレーションの原理と実験
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24244063
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐野 雅己 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40150263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 隆夫 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (50127990)
和田 浩史 立命館大学, 理工学部, 准教授 (50456753)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 非平衡クロス効果 / ソーレ効果 / レーマン効果 / マイクロマニピュレーション |
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| Research Abstract |
今年度はソーレ効果に関して、以下の成果があった。強制レーリー散乱装置を用いて、水、高分子、シリカ粒子の3成分系に関する実験を行い、レーザー干渉縞による温度勾配形成、高分子の熱泳動、高分子の濃度勾配に駆動される粒子の泳動現象の３つの現象のタイムスケールが確実に分離でき、計測できることを確認した。また、高分子の存在によりシリカ粒子の実効的なソーレ係数が逆転することも強制レーリー散乱法により確認することに成功した。
カイラル液晶のレーマン効果に関しては、液晶の配向場を測定する方法として蛍光偏光共焦点顕微鏡法を適用し、液晶液滴がカイラル構造を持つことと、そのカイラル構造のピッチと温度勾配に対する角度を初めて決定することに成功し、レーマン係数を求めた。本結果については、論文を準備中である。
理論面では以下の成果があった。太田は、ミクロ相分離構造に対し、濃度と高分子鎖配向との非線形結合を考慮したレオロジー理論を導入した。ラメラ構造の線形粘弾性応答を計算した。また、自己推進粒子の個別運動では、並進運動だけではなく回転（スピン）運動も起こす場合のモデル化とその性質を２次元と３次元で詳細に研究した。また、並進、変形、スピンおよび、流れ場の非線形結合により、多彩なダイナミクスが現れることを予言した。自己推進粒子集団のダイナミクスについては、粒子の推進速度が周りの粒子密度の増加関数であるようにモデルを拡張すると伝搬するバンド構造が出現し、このトラベリングバンドは正面衝突によって壊れず、あたかもソリトンのように振る舞うことを発見した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
レーマン効果のメカニズムを解明するために重要なステップである、配光場の測定と液滴の構造を確定することができたことは、大きな進歩であった。また、変形を伴う自己駆動系の理論に関しては、多くの成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ソーレ効果に関して、実験は順調に進んでいるが、高分子溶液中でソーレ効果の係数が逆転する現象の本格的な解明のためには、引き続き強制レーリー散乱のデータ取得を進める必要がある。液晶のレーマン効果を理解するために不可欠な構造情報を明らかにすることができたので、今後はエリクセン・レスリー理論がどこまで成立つのかなど、残された課題を追求する計画である。また、上記の効果を用いた新たな自己駆動物質の創生にも挑戦する計画である。理論的には、複数の方向で成果が得られているが、最終年度に向けて、実験との連携を深めていく予定である。
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