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2015 年度 実績報告書

空間的拘束下でフラストレートした液晶の秩序形成とダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 25400437
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

福田 順一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能化学研究部門, 主任研究員 (90392654)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード液晶 / 連続体シミュレーション / キラリティ / 欠陥 / コレステリックブルー相 / 光学計算
研究実績の概要

最終年度は主に,コレステリックブルー相を示すキラル液晶のバルクの構造の共焦点顕微鏡像を数値計算によって再現することを試みた.有限の厚さの液晶セルに対して単色光が入射した際の反射光の計算を,入射光の波数ベクトルを変えて行なった結果を組み合わせることで,共焦点顕微鏡像の再現を行ない,実験で得られている結果を像の対称性,焦点面の深さ方向依存性について定性的に再現することに成功した.コレステリックブルー相の秩序構造の周期は光の波長程度以下であり,幾何光学が使えないことから,実験観察をサポートする理論的研究はこれまで行なわれてこなかった.本成果は,光学的手段による実空間観察の可能性を,光の波長程度の特徴的スケールを有する構造に拡張するための理論的ベースを与えるものである.その他に,高分子安定化コレステリックブルー相について,高分子の部分のテンプレートとしての役割を調べた.
全研究期間において得られた成果を要約すると,以下のようになる.(i) 正弦波状の溝中に配置されたネマチック液晶が示すジグザグ状の配向欠陥が,吹き付けられた気体のキラリティに応じた形状変化をするという現象について,簡単なモデルに基づき半定量的な理解を与えることに成功した.(ii)欠陥を含む配向パターンをインプリントした表面からなる液晶セルの配向秩序構造を検討し,バルクの液晶中に生じる欠陥線の構造について,実験結果を数値的に再現することに成功した.(iii) キラル液晶からなる薄い平行平板セルにおける秩序構造の形成とダイナミクスについて,連続体シミュレーションによる考察を行なうとともに,その光学的手法による観測に関する検討も行ない,実験で得られたコッセル図,および実空間像をほぼ完璧に再現することに成功した..(iv) コレステリックブルー相液晶の3次元秩序構造について,共焦点顕微鏡像の数値的再現を行なった(上述).

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] Univ. of Ljubljana/Jozef Stefan Institute(スロベニア)

    • 国名
      スロベニア
    • 外国機関名
      Univ. of Ljubljana/Jozef Stefan Institute
  • [国際共同研究] National Academy of Science, Ukraine(ウクライナ)

    • 国名
      ウクライナ
    • 外国機関名
      National Academy of Science, Ukraine
  • [雑誌論文] Calculation of confocal microscope images of cholesteric blue phases2016

    • 著者名/発表者名
      J. Fukuda, Y. Okumura and H. Kikuchi
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 9769 ページ: 976906 (1-7)

    • DOI

      10.1117/12.2209210

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Templated blue phases2015

    • 著者名/発表者名
      M. Ravnik and J. Fukuda
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 11 ページ: 8417-8425

    • DOI

      10.1039/C5SM01878A

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Generation and control of three-dimensional liquid crystal defects via topological design of surface anchoring2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshida, K. Asakura, J. Fukuda and M. Ozaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 6 ページ: 7180(1-8)

    • DOI

      10.1038/ncomms8180

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] (To be determined)2016

    • 著者名/発表者名
      J. Fukuda
    • 学会等名
      The 6th Workshop on Liquid Crystals for Photonics
    • 発表場所
      Jozef Stefan研究所,リュブリャナ(スロベニア)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Confocal microscope images of cholesteric blue phases: Numerical study2016

    • 著者名/発表者名
      J. Fukuda
    • 学会等名
      The Japanese-Italian Liquid Crystal Workshop
    • 発表場所
      京都市国際交流会館,京都
    • 年月日
      2016-07-05 – 2016-07-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] コレステリックブルー相の光学計算: 共焦点顕微鏡像を題材として2016

    • 著者名/発表者名
      福田順一
    • 学会等名
      第27回FPD設計技術研究会
    • 発表場所
      秋葉原UDX,東京
    • 年月日
      2016-05-13 – 2016-05-13
    • 招待講演
  • [学会発表] コレステリックブルー相の共焦点顕微鏡像の数値計算2016

    • 著者名/発表者名
      福田順一,奥村泰志,菊池裕嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学,仙台
    • 年月日
      2016-03-22
  • [学会発表] Liquid crystalline blue phases and their exotic structures under spatial confinement2016

    • 著者名/発表者名
      J. Fukuda
    • 学会等名
      Core-to-Core International Meeting, ChiMag2016 Symposium
    • 発表場所
      オリエンタルホテル広島,広島
    • 年月日
      2016-02-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Calculation of confocal microscope images of cholesteric blue phases2016

    • 著者名/発表者名
      J. Fukuda, Y. Okumura and H. Kikuchi
    • 学会等名
      SPIE Photonics West "Emerging Liquid Crystal Technologies XI"
    • 発表場所
      Moscone Center, サンフランシスコ,米国
    • 年月日
      2016-02-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] コレステリックブルー相の共焦点顕微鏡像を計算する試み2015

    • 著者名/発表者名
      福田順一,奥村泰志,菊池裕嗣
    • 学会等名
      第5回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      東北大学,仙台
    • 年月日
      2015-12-18
  • [学会発表] 薄いキラル液晶セルが発現する特異な秩序構造2015

    • 著者名/発表者名
      福田順一
    • 学会等名
      北海道大学応用物理学部門 学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学,札幌
    • 年月日
      2015-11-26
    • 招待講演
  • [学会発表] 液晶とマイクロリンクルに基づく掌性天秤2015

    • 著者名/発表者名
      大園拓哉,山本貴広,福田順一
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学,大阪
    • 年月日
      2015-09-17
  • [学会発表] コレステリックブルー相の共焦点顕微鏡像の数値計算2015

    • 著者名/発表者名
      福田順一,奥村泰志,菊池裕嗣
    • 学会等名
      2015年日本液晶学会討論会
    • 発表場所
      東京工業大学,東京
    • 年月日
      2015-09-08
  • [学会発表] Numerical calculation of exotic ordered structures of a chiral liquid crystal cell and their optical properties2015

    • 著者名/発表者名
      J. Fukuda
    • 学会等名
      Tsukuba nano MA 2015: Nanomaterials and Nanoarchitectures
    • 発表場所
      つくば国際会議場,つくば
    • 年月日
      2015-07-15
  • [学会発表] Calculation of Confocal microscope images of cholesteric blue phases2015

    • 著者名/発表者名
      J. Fukuda, Y. Okumura and H. Kikuchi
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Liquid Crystals
    • 発表場所
      Univ. of New England (米国)
    • 年月日
      2015-06-22 – 2015-06-23
    • 国際学会
  • [学会発表] 薄いキラル液晶セルが形成する特異な欠陥構造2015

    • 著者名/発表者名
      福田順一
    • 学会等名
      機能物性融合科学研究会シリーズ(2)「ソフトダイナミクス」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 年月日
      2015-04-03
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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