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2018 年度 実績報告書

電子線で回転するソフトクリスタル:構造とメカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 16K13867
研究機関早稲田大学

研究代表者

多辺 由佳  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50357480)

研究分担者 杉澤 進也  早稲田大学, 理工学術院, 助手 (90732743) [辞退]
坊野 慎治  早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (60778356) [辞退]
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード電荷移動高秩序液晶 / 電子線駆動回転
研究実績の概要

本研究の目的は、電荷移動型高秩序液晶の電子線透過による一方向回転について、起源とメカニズムを解明することである。前年度の実験で、電子線照射により回転する高秩序液晶試料は,必ず一部が液体状態になっており、その液体部分が比較的大きな領域を占めるときに、より高い効率で回転することがわかった。この結果を踏まえて最終年度は、共存状態にある試料の高秩序相(SmE相)と液体相(SmA相)が空間的にどのように分布しているのか、またその分布は何によって決まるのか、を調べた。具体的な2相の分布は、SmA相がSmE相より3桁速い分子拡散を示すことを利用し、気体分子透過係数測定により求めた。分子長軸に沿った気体分子の拡散係数を、アクセプターに対するドナー比を変えた試料で測定したところ、ドナー比が0.05%を超えたところで1桁以上不連続に減少した。分子拡散の不連続な低下は、SmE相の微小ドメインがSmA相中に生成されたことを伺わせるが、ドナー比が2割以下のSmA試料はX線回折実験においてはSmE相を表す回折ピークを示さなかった。しかし、同じ試料の電子線回折像を撮ったところ、瞬間的にSmE相の格子構造に対応する回折スポットが現れることがわかった。この結果は、局所的にSmE相ドメインが生消滅していることを示唆する。以上の実験結果をまとめると、電荷移動型液晶のSmE-SmA共存相に電子線を照射したとき、電子線はドメインの回転を駆動するだけでなく、SmE相の核成長を促進する役割も果たしている可能性が高い。電荷移動型液晶と電子線との非線形結合が、電子線による試料の回転という現象の鍵となっていることが明らかになった。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Photo-Controllable Rotation of Cholesteric Double-Twist Cylinders2019

    • 著者名/発表者名
      Shinji Bono, Yuji Maruyama, Yuka Tabe
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1080/15421406.2019.1581703

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unusual Molecular Diffusion in an Induced SmA Phase Composed of Charge-Transferred Liquid Crystalline Mixtures2019

    • 著者名/発表者名
      Shoyo Takei Eiji Matsui, Yuka Tabe
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 ページ: 044602~044602

    • DOI

      10.7566/JPSJ.88.044602

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation and dynamics of the aggregates of cholesteric double-twist cylinders2018

    • 著者名/発表者名
      Shinji Bono, Yuji Maruyama, Yuka Tabe
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 14 ページ: 9798~9805

    • DOI

      10.1039/c8sm01565a

    • 査読あり
  • [学会発表] Rigid-body Rotations of Chiral and Achiral Liquid Crystalline Droplets Driven by Linear Fluxes2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka Tabe
    • 学会等名
      Soft Matter Physics: from the perspective of the essential heterogeneity
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Heat-driven rotation of double-twist cylinder2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka Tabe
    • 学会等名
      The 9th Italian-Japanese Workshop on Liquid Crystals
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A thermomechanical coupling in cholesteric liquid crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka Tabe
    • 学会等名
      The 13th International Meeting on Thermodiffusion
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unidirectional Rotation of Double-Twist Cholesteric Cylinders Driven by Heat Flux2018

    • 著者名/発表者名
      Shinji Bono, Yuji Maruyama, Yuka Tabe
    • 学会等名
      The 27th International liquid crystal conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-induced Response of the Induced Smectic Phase2018

    • 著者名/発表者名
      Shinji Kuroda, Yuka Tabe
    • 学会等名
      The 27th International liquid crystal conference
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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