|
ソフトマターとは高分子、液晶、両親媒性分子、コロイド、エマルション、生体物質、ガラス、粉流体などの物質群に対する総称である。ソフトマターの最も顕著な性質は、そのレオロジー特性(物質の変形と流動に関する性質)に表れる。ところが、ソフトマターのメソ構造が関与するレオロジーを記述する統一的な理論は、ごく一部の研究例を除いて、物性物理学として未だに存在しない。そのため、本研究では最も単純なメソスコピック構造として、一次元的なラメラ構造(リオトロピック系)またはスメクチック構造(サーモトロピック系)に着目し、そこに生じる転位などの欠陥構造の生成、消滅、運動に着目した理論を構築し、さらに理論的予測を実験的に検証した。平成23年度には、主にスメクチック相の線形粘弾性の実験結果の理論的な解析を行った。実験的に得られた動的貯蔵弾性率の値を、ずり速度と換算温度の組み合わせによって整理して、スケーリング関係が成り立つことを確かめた。一方、独立の顕微鏡観察によりフォーカルコニックドメインの大きさを測定して、貯蔵弾性率と同様に、ずり速度と換算温度を組み合わせとする独立のスケーリング関係を見出した。これらの二つのスケーリング関係が両立するためには、貯蔵弾性率とフォーカルコニックドメインの大きさが反比例する必要があることが明らかになった。また次元解析から、その比例係数はスメクチック相の曲げ弾性率と層圧縮弾性率で与えられる表面張力に対応していることもわかった。以上のことから、フォーカルコニックドメインを含むスメクチック相の弾性は本質的に表面張力で支配されていることが解明された。同様な現象は、リオトロピック液晶相のオニオン相でも見られ、欠陥構造を媒介とするレオロジーにおける普遍的な描像であることが示唆された。
|
