| 研究領域 | ゆらぎと構造の協奏：非平衡系における普遍法則の確立 |
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| 研究課題/領域番号 |
25103006
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
折原 宏 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30177307)
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| 研究分担者 |
長屋 智之 大分大学, 工学部, 教授 (00228058)
中垣 俊之 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (70300887)
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| 研究期間 (年度) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| キーワード | ソフトマター物理 / 非平衡ゆらぎ / レオロジー / せん断流 / 液晶 / ブラウン運動 |
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| 研究実績の概要 |
１．「せん断流下におけるネマチック液晶の異常応力応答」
せん断流により時間反転対称性が破れた非平衡定常系は平衡系にはない特徴的なダイナミクスを示す。ネマチック液晶では交流電場に対して特異な応力応答が実験的に観測されていたが、今回定常せん断流に加えて直流電場も印加し、さらに微小な交流電場を印加したときの応力の応答を観測した。定常せん断流下では液晶分子はせん断面内で流れ方向と一定の角度をなしているが、交流電場を印加すると分子の方向が変化し、それにより応力も変化する。直流電場を変えたときの応力応答の交流電場周波数依存性を観測した。直流電場が小さいときはデバイ型であるが、大きくなるにつれて高周波側の実部の値がゼロから大きくなり、プラトーが現れることが分った。高周波側で応答が持続するのは希な現象である。本研究では液晶の基礎理論であるエリクセン・レスリー方程式からこの結果を再現できることを示した。この現象はオンサーガーの相反関係とも関係していることを示すことができる。
２． 「液晶電気対流中におけるコロイド粒子のダイナミクス」
流体中の微小物体の輸送は、ドラッグデリバリー、平衡から離れたアクティブマター、ラボ・オン・チップ等の科学分野において広く必要とされている。ここでは、液晶電気対流（EHC）を用いたネマチック液晶中の単体のコロイド粒子および鎖状に繋がったコロイドチェインの運動を調べた。コロイド回りのダイレクターの非対称な配向は、コロイド粒子においてはEHC中の一方向へのホッピングを、コロイドチェインに対してはロール軸に垂直な方向に芋虫のような運動をもたらすことを見出した。コロイドチェインを微小荷物の牽引エンジンとして使えることを例証した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度に引き続き、液晶およびコロイド系を対象とし、非平衡ゆらぎおよび応答の測定を行ない、新たな現象を見出すとともにその理論的な解明も進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本計画は順調に進んでいるので、本年度の交付申請書に沿って研究を行なう。問題点はない。
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