| 研究課題/領域番号 |
24540433
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
荒木 武昭 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20332596)
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| 研究分担者 |
小貫 明 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (90112284)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | ネマチック液晶 / 多孔質 / トポロジカル欠陥 / 格子ボルツマン法 / マイクロフルイディクス / 非線形流動 / 輸送現象 / Landau-de Gennesモデル |
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| 研究概要 |
ネマチック液晶を多孔質に封入した系において、単純なセルに封入した場合に見られる弾性力による早い緩和とは別に、遅い緩和とそれに由来するメモリー効果が見られることが知られている。我々はこれまで、Lebwohl-Lasherポテンシャルを用いたモンテカルロシミュレーションによって、この振る舞いを調べ、この遅い緩和が熱的に誘起された配向欠陥の組み換えによるものであることを示した。また、規則的な構造を持つ多孔質を用いることで配向欠陥の構造も規則的に配置することができることも示した。一方、非平衡状態下における第二種高温超伝導体や超流動相においては、トポロジカル欠陥が系の輸送現象に大きな役割を果たすことが知られている。本研究は、多孔質中に閉じ込めたネマチック液晶の欠陥構造と、多孔質中での液晶の流動性がどのように関係づけられるかをLandau-de Gennesモデルを組み合わせた格子ボルツマン法によって調べることを目的としている。
数値シミュレーションの結果、多孔質の構造によってトポロジカルに拘束されたものとそうでないものの二種類の欠陥が存在するが分かった。流れが小さい場合には、欠陥は分子の回転運動によって流れに逆らい、自由エネルギー的に安定な元の位置を保持することが分かった。流れが大きくなると、トポロジカルに拘束されていない欠陥が動き出すようになる。さらに流れを強くすると、拘束された欠陥も組み換えながら運動するようになった。これらの変化は系の流れやすさに大きく影響することが分かった。
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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
当初の計画通り、多孔質中の液晶の流動特性を調べる手法の開発に成功し、その振る舞いを調べることができている。また、その中で新たに問題となってきた、アンカリングが弱い場合に、多孔質表面に拘束された配向場が動的な流動場下においてどのように振る舞いかという点についても研究を着手することができた。また、この概念はコロイド粒子を分散させた液晶のレオロジーの問題についても適用できることが分かり、現在、研究を始めているところである。以上から、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画通り、前年度開発した手法を用いて、多孔質中の液晶の非平衡・非線形流動特性を詳細に調べたい。特に多孔質に束縛されたトポロジカル欠陥の役割について明らかにしたい。また、新たに問題となってきたアンカリングが弱い場合、多孔質表面における配向場の動的な振る舞い、液晶・コロイド分散系のレオロジーの問題についての研究も行う。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
平成24年度、15,351円の残額が生じた。これは、当初の計画を少し変更して、物品費、旅費として平成25年度配分予定の120万円に加えて使用する予定である。
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