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変分原理により解き明かす、キラル液晶の回転駆動と動的散逸構造

研究課題

研究課題/領域番号 18K13520
研究種目

若手研究

配分区分基金
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
研究機関立命館大学

研究代表者

吉岡 潤  立命館大学, 理工学部, 助教 (50708542)

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
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード液晶 / 非平衡現象 / 変分原理 / 非平衡 / 散逸構造 / ソフトマター
研究成果の概要

温度勾配、および電場下の液晶滴において、配向変形、回転、および自励振動現象が誘起されることを発見した。上記の非平衡現象が生じているときの液晶滴内部の配向場と流動場を、偏光、共焦点顕微鏡観察および蛍光退色法によって測定した。これらの実験結果に基づいて現象を単純化したモデルを設計し、オンサーガーの変分原理による理論解析を行った。その結果、上記の現象の機構は全て、液晶における配向場と流動場の相互作用によってよく説明されることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

液晶滴における一連の非平衡現象の機構解析において、オンサーガーの変分原理が有効に機能することが示された。具体的な実験事例の解析における有効性が明示されたことで、この理論の妥当性、有用性が支持されたと言える。本研究のような具体的な事例への適用を重ねていくことで、今後オンサーガーの変分原理は、複雑な非平衡現象一般を解析する有効な手法として、広く普及していくことが期待される。これは、非平衡現象の機構理解という現代物理学が抱える大課題に対して、ブレイクスルーを与え得ると私は確信している。

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

    (13件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Horizontal Transportation of a Maltese Cross Pattern in Nematic Liquid Crystalline Droplets under a Direct-Current Electric Field2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Jun、Fukao Koji
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 9 ページ: 094401-094401

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.094401

    • NAID

      40022344798

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential rotation in cholesteric pillars under a temperature gradient2020

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshioka and Fumito Araoka
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 172261-10

    • DOI

      10.1038/s41598-020-73024-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-excited oscillation of the director field in cholesteric liquid crystalline droplets under a temperature gradient2020

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshioka, Koji Fukao
    • 雑誌名

      J. Phys.: Condens. Matter

      巻: 32 号: 32 ページ: 325102-325102

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ab83b1

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Horizontal transportation of a Maltese cross pattern in nematic liquid crystalline droplets under a temperature gradient2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Jun、Fukao Koji
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 99 号: 2 ページ: 022702-022702

    • DOI

      10.1103/physreve.99.022702

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 直流電場下の液晶滴におけるマルタ十字組織の変形・輸送現象2021

    • 著者名/発表者名
      吉岡 潤、 深尾 浩次
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 直流電場下のネマチック液晶滴における対流駆動と構造変形2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡 潤、 深尾 浩次
    • 学会等名
      2020年 日本液晶学会 オンライン研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 温度勾配下のコレステリック液晶滴におけるリミットサイクル振動2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡 潤、 深尾 浩次
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 温度勾配下のコレステリック液晶滴における配向の非線形振動2019

    • 著者名/発表者名
      吉岡 潤、 深尾 浩次
    • 学会等名
      2019年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 液晶滴内のマランゴニ対流が駆動する配向の自励振動2019

    • 著者名/発表者名
      吉岡 潤、 深尾 浩次
    • 学会等名
      第9回ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Horizontal transportation of a Maltese-cross pattern in liquid crystalline droplets under temperature gradient2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshioka, Koji Fukao
    • 学会等名
      4th Asian Conference on Liquid Crystals
    • 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] 温度勾配下の液晶滴におけるマルタ十字組織の水平輸送2019

    • 著者名/発表者名
      吉岡 潤、 深尾 浩次
    • 学会等名
      第74回物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 水平温度勾配下のネマチック液晶滴における対流駆動と散逸構造2018

    • 著者名/発表者名
      吉岡 潤、 深尾 浩次
    • 学会等名
      2018年液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Convective flow and dissipative structure in liquid crystalline droplets under temperature gradient2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshioka, Koji Fukao
    • 学会等名
      9th Italian-Japanese Workshop on Liquid Cryatals
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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