Theoretical study of topological photonics based on ordered structures of chiral liquid crystals

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昨年度に行なった，キラル液晶が形成する擬2次元スカーミオン（渦状の配向秩序構造）からなるヘキサゴナル格子と同じ対称性を有するモデル構造について，その光学的性質の検討をさらに発展させた．具体的には，より単純かつ本質を捉えたタイトバインディング模型を構築し，バンドトポロジーの性質の解明や，バンドトポロジーの異なる構造の境界でのエネルギー輸送におけるキラリティの存在の影響などに対する考察を行なった．また，キラル液晶の擬2次元スカーミオン格子のフォトニックバンド構造などの検討も，電磁場のマクスウエル方程式を直接的に解くことによって開始し，バンド構造に対する誘電率異方性の変化の影響などを考察した．また本研究のターゲットの1つである，キラル液晶が示す3次元秩序相であるコレステリックブルー相の秩序構造の詳細について幾つかの検討を行なった．まずブルー相の双晶構造について，昨年度行なった双晶面の自由エネルギー評価に関する論文を公表するとともに，双晶の形成を伴うコレステリックブルー相の構造相転移のダイナミクスについて，液晶の配向秩序変数のダイナミクスを表す方程式を直接的に数値計算で解くことによる検討を開始した．また，有限の厚さの系（液晶セル）において，液晶とセルの表面との相互作用（アンカリング）の影響でセルの厚さ方向の構造の周期が離散的な値しか取れないことを示すとともに，およびその構造の周期と，構造が示す光学的性質に対する印加電場の影響について数値計算を行い，論文として公表した．