| 研究課題/領域番号 |
26400435
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
松山 明彦 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (60252342)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | コレステリック相 / 液晶複合系 / ヘリコイダル相 / コレステリック液晶ゲル / 液晶ゲル |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，（1）液晶分子と高分子の混合系（2）液晶分子とナノチューブの様な長い棒状分子の混合系などの”液晶複合系”におけるコレステリック相についての平均場理論を構築し，温度や濃度に依存した相分離や相転移を解明・予言することを目的とする。”液晶複合系”のネマチック相に関する平均場理論を基礎とした研究は国内外において活発に研究されているが，コレステリック相に関する研究は少ない。本研究は，”液晶複合系”における”ねじれ”（コレステリック相）を分子論的に考慮する
初めての試みであり，緊急性・独創性を有する。得られる結果は，液晶複合系の新しいコレステリック相の可能性を示すものであり，材料分野や生体材料分野においてきわめて重要となる。
本年度の研究実績は，大きく分けて２つのテーマについて大きな進展があった。（１）一つは，コレステリック液晶ゲルの体積相転移に関する理論的研究である。温度減少に伴い，コレステリック相のピッチ長が不連続に短くなる現象を，ゲルの男性エネルギーと，コレステリック相特有のねじれのエネルギーの競合で起こることを理論的に示した。この結果は，実験を定量的に記述することもできている。さらに，コレステリック液晶ゲルの体積が不連続に変化することも理論的に示した。
（２）もう一つのテーマは，コレステリック相のピッチ軸に平行に電場や磁場などの外場を印加した時の相転移についての研究である。コレステリック相の場合，液晶のダイレクターはピッチ軸に垂直な状態であるが，ピッチ軸に平行に外場を印加すると，液晶のダイレクターがピッチ軸方向に傾くことで，傾いたねじれコレステリック相（ヘリコイダル相とよぶ）が出現することを，理論的に予測した。さらに，温度と電場の強さによって，ヘリコイダル相やネマチック相などに相転移することも理論的に示した。さらに，ツイストーベンドネマチック相についても研究を拡張している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
平成２７年度－２８年度の当初の計画は，(1) コレステリック液晶分子と長い棒状分子の混合系，(2) ネマチック液晶分子とコレステリック液晶分子の混合系，(3) コレステリック液晶分子の2成分混合系，(4) 液晶高分子溶液でおこる二軸コレステリック相について研究を行なうことである。各系における，コレステリック相分離やHTP について調べる。さらに，（５）電場や磁場などの外場の効果によるコレステリック相の制御についても研究する計画であった。
現在までのところ，上の（３）を除くテーマについては第一報を，学術論文に報告している。もちろん，関連テーマの研究は継続するべきところは多いが，順調に展開している。（３）のテーマについても現在計算中である。さらに，コレステリック液晶ゲルの理論や，外場によりコレステリックピッチ長の制御に関して理論的に計算できたことは，当初の計画以上に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度では，コレステリック液晶分子の2成分混合系を中心に研究を行う予定である。さらに，コレステリック相のピッチ軸に平行に外場を印加した場合と，垂直に印加した場合の，現象を理論的に探ることも検討している。
さらに，今後の展開では，バナナ型液晶がつくる様々なキラル液晶相について，理論の展開を考えていく計画である。
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