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捩れと曲げ歪みをもつ液晶相の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K03566
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
研究機関九州工業大学

研究代表者

松山 明彦  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (60252342)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード液晶 / ネマチック相 / 相転移 / 物性論 / ツイストベンドネマチック / 螺旋反転 / コレステリックゲル / バナナ型分子 / 液晶相 / ねじれ / 曲げ / ベントコア分子 / ツイスト・ベンド相
研究成果の概要

3年間の研究では,バナナ型分子が作る,ねじれと曲げ変形を持つ新規な液晶相であるツイストベンドネマチック(TBN)相についての理論を構築し,温度とバナナ型分子の曲げ角度に依存したさまざまな液晶相を理論的に予測した。ネマチックダイレクターと捩れることによる局所的な外場(電場)のカップリングによって,TBN相がネマチック相の低温側に現れることや,バナナ型分子の混合系では,濃度に依存してネマチック相からTBN相に相転移することなどを見つけた。本研究により,多くの実験で観測されている現象を定性的に説明できた。キラルカップリングパラメータを導入し,これまでの実験を説明できたことは大きな成果である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

3年間の研究では,バナナ型分子が作る,ねじれと曲げ変形を持つ新規な液晶相であるツイストベンドネマチック(TBN)相についての理論を構築し,温度とバナナ型分子の曲げ角度に依存したさまざまな液晶相を理論的に予測した。ネマチックダイレクターと捩れることによる局所的な外場(電場)のカップリングによっ て,TBN相がネマチック相の低温側に現れることや,バナナ型分子の混合系では,濃度に依存してネマチック相からTBN相に相転移することなどを理論的に示すことができたことは,学術的意味は大きい。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Phase transitions of heliconical smectic-C and heliconical nematic phases in banana-shaped liquid crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Akihiko
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 101 号: 5

    • DOI

      10.1103/physreve.101.050701

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Volume Phase Transitions of Heliconical Cholesteric Gels under an External Field along the Helix Axis2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Akihiko
    • 雑誌名

      Gels

      巻: 6 号: 4 ページ: 40-40

    • DOI

      10.3390/gels6040040

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 液晶の統計物理学入門:第1回 液晶相の秩序パラメータ2020

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 雑誌名

      液晶

      巻: 24 ページ: 54-62

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 液晶の統計物理学入門:第2回 ネマチック相とスメクチックA相の平均場理論2020

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 雑誌名

      液晶

      巻: 24 ページ: 121-131

    • NAID

      40022244109

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 液晶の統計物理学入門:第3回 コレステリック相の平均場理論2020

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 雑誌名

      液晶

      巻: 24 ページ: 189-199

    • NAID

      40022316706

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 液晶の統計物理学入門:第4回 外場下の液晶相の理論2020

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 雑誌名

      液晶

      巻: 24 ページ: 246-253

    • NAID

      40022391667

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 並進秩序と配向秩序の競合による相分離2020

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 雑誌名

      日本結晶成長学会誌

      巻: 47 ページ: 1-10

    • NAID

      130007975919

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Twist-bend nematic phases of banana-shaped molecules with an axial chirality2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Matsuyama
    • 雑誌名

      Liquid Crystals

      巻: 46 号: 15 ページ: 2301-2321

    • DOI

      10.1080/02678292.2019.1650967

    • NAID

      130007851090

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Normal- and Reverse-Mode Thermoresponsive Controllability in Optical Attenuation of Polymer Network Liquid Crystals,2019

    • 著者名/発表者名
      H.Kakiuchida, Akihiko Matsuyama, A. Ogiwara
    • 雑誌名

      ACS Appl. Matter. Interfaces,

      巻: 11 号: 21 ページ: 19404-19412

    • DOI

      10.1021/acsami.9b01280

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uniaxial and biaxial nematic phases of banana-shaped molecules and the effects of an external field2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Matsuyama, Saki Arikawa, Moto Wada, and Nanako Fukutomi,
    • 雑誌名

      Liquid Crystals

      巻: 46 号: 11 ページ: 1672-1685

    • DOI

      10.1080/02678292.2019.1595756

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cholesteric-isotropic phase transitions in banana-shaped liquid crystalline molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Matsuyama
    • 雑誌名

      Mol. Cryst. Liq. Cryst.

      巻: 683 号: 1 ページ: 3-13

    • DOI

      10.1080/15421406.2019.1581700

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cholesteric-isotropic phase transitions in banana-shaped liquid crystalline molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Matsuyama
    • 雑誌名

      Molecular Crystasl and Liquid Crystals

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Helical inversions and phase separations in binary mixtures of cholesteric liquid crystalline molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Matsuyama and Kan Tatsuaki
    • 雑誌名

      Liquid Crystals

      巻: 46 号: 1 ページ: 45-58

    • DOI

      10.1080/02678292.2018.1468041

    • NAID

      120006623966

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ツイストベンドネマチック相の理論2020

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 学会等名
      液晶討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Twist-bend nematic phase of banana-shaoed molecules with an axial chirality2019

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 学会等名
      International Soft Matter Conf.(ISMC) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バナナ型分子のツイストベンドネマチック相2019

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 学会等名
      液晶討論会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Theory of Twist-bend nematic phases2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Matsuyama
    • 学会等名
      International Liquid Crystal Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nematic phase of banana-shaped molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Matsuyama
    • 学会等名
      Japan-Italy Liquid Crystal Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バナナ型分子のネマチック相2018

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 学会等名
      日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] キラル相互作用をもつ高分子・液晶系の理論2018

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 学会等名
      第8回ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Helical inversions of chiral liquid crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Matsuyama
    • 学会等名
      ソフトマター物理の国際ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バナナ型分子のネマチック相と外場効果2018

    • 著者名/発表者名
      松山明彦
    • 学会等名
      物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 松山研ホームページ

    • URL

      http://labo.bio.kyutech.ac.jp/~matuyama/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 松山研のホームページ

    • URL

      http://labo.bio.kyutech.ac.jp/~matuyama/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 松山研究室

    • URL

      http://labo.bio.kyutech.ac.jp/~matuyama/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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