コレステリック液晶におけるフィンガーパターンの成長に関する研究

胆甾型液晶指状图案生长的研究

• 批准号: 09740315
• 负责人: 長屋 智之
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740315/
• 关键词: 核生成-成長; パターン形成; 一次相転移の動力学; 先端分岐; 液晶

コレステリック液晶を垂直配向剤を塗布した2枚のガラス板に封入する。ガラス板の間隔を螺旋周期より僅かに大きくしておくと、液晶が自発的に螺旋を巻いてコレステリック(Ch)状態になる力が、配向剤が液晶をガラスに垂直に配向させてネマチック(N)状態を取らせる力より大きくなり、セルの全領域がCh状態になる。セルに十分強い電場を印加すると、液晶分子にガラス面に垂直に配向させる力が働きセル全体がN相になる。電場を減少させていくと、ある閾値V_1でN相が準安定,Ch相が安定になり、フィンガー状のCh相の核が生成し、そこから指状のドメイン(コレステリックフィンガーパターン)が成長する。この問題は、N-Chの相転移に関する結晶成長の問題と位置づけられる。V_1からある閾値V_2の電圧範囲(V_1>V_2)では、孤立した指状のドメインの先端が延びながら成長する。V_2より低い電圧では、指状のドメインが先端分岐を繰り返して成長する。本年度の研究では、磁場の中でのこの先端分岐の解析を行った。V_2以下の電圧では樹枝状のフィンガーパターンが出、現しほぼ等方的な円状に成長する。磁場の下では、樹枝状のフィンガーパターンは磁場方向に長い楕円形になり、磁場方向の成長速度は垂直方向よりも早くなることが分かった。樹枝状のフィンガーパターンでは核から放射状に先端分岐が起こるので、分岐後のフィンガーの成長方向は分岐前とほぼ同じ方向である。しかし、一旦孤立した真直ぐに延びるフィンガーを作成してから電圧をV_2以下に下げると、先端分岐は成長方向に対してほぼ垂直に起きることが分かった。この分岐の形態も磁場の強さに依存し、同じ電圧でも周囲に別のフィンガーの有無によって分岐の形態は変化することが分かった。そこで、樹枝状のフィンガーパターンおよび、孤立したフィンガーパターンでの先端分岐の形態を定量的に調べるために、先端の曲率&先端幅の時間依存性,分岐方向の角度,分岐間距離を画像解析を用いて測定した。そして、これらの物理量の磁場依存性を明らかにした。

Youdaoplaceholder0 diol liquid crystal を vertical ligator を coat た2 <s:1> ガラス plates に and seal in する. ガ ラ ス plate の interval を spiral cycle よ り only か に big き く し て お く と, LCD が from 発 に spiral を 巻 い て コ レ ス テ リ ッ ク (Ch) state に な る が, match to the tonic が LCD を ガ ラ ス に vertical に match to さ せ て ネ マ チ ッ ク (N) state を take ら せ る force よ り big き く な り, セ ル の full-scope が Ch state に な る. セ ル に very strong electric field を い Inca す る と, liquid crystal molecules に ガ ラ ス に vertical に captioned to さ せ る force が 働 き セ ル all が N phase に な る. Electric field を reduce さ せ て い く と, あ る threshold numerical V_1 で N が quasi stable, Ch phase が settle に な り, フ ィ ン ガ ー の nuclear が generate し の Ch phase, そ こ か ら finger の ド メ イ ン (コ レ ス テ リ ッ ク フ ィ ン ガ ー パ タ ー ン) が growth す る. The <s:1> 転 problem, N-Ch <s:1> phase 転 shift に related する crystallization growth <s:1> problem と position づけられる. On V_1 か ら あ る threshold numerical V_2 の electric 圧 van 囲 (V_1 > V_2) で は, isolated し た finger の ド メ イ ン の apex が delay び な が ら growth す る. V_2よ <s:1> low <s:1> voltage で する, fingered <s:1> ドメ <s:1> が が terminal distribution を return <s:1> て growth する. In this year 's <s:1> research で で and magnetic field <s:1>, the analysis of the first bifurcations of で <e:1> and <s:1> in the magnetic field <e:1> is を rows った. Under V_2 の electric 圧 で は dendritic の フ ィ ン ガ ー パ タ ー ン が out and now し ほ ぼ such party な has drifted back towards &yen; shape に growth す る. Magnetic field under the の で は, dendritic の フ ィ ン ガ ー パ タ ー ン は magnetic field direction に long い 楕 has drifted back towards &yen; form に な り は の growth speed, magnetic field direction vertical よ り も early く な る こ と が points か っ た. Dendritic の フ ィ ン ガ ー パ タ ー ン で は nuclear か ら radial に apex branching が up こ る の で, branching の フ ィ ン ガ ー の growth direction は before branching と ほ ぼ with じ direction で あ る. し か し, once isolated し た really straight ぐ に delay び る フ ィ ン ガ ー を made し て か ら electric 圧 を V_2 under the following に げ る と, apex branching は growth direction に し seaborne て ほ ぼ vertical に き る こ と が points か っ た. こ の branching も の form strong magnetic field の さ に dependent し, with じ electric 圧 で も weeks 囲 に don't の フ ィ ン ガ ー の presence of に よ っ て branching は の form - the す る こ と が points か っ た. そ こ で, dendritic の フ ィ ン ガ ー パ タ ー ン お よ び, isolated し た フ ィ ン ガ ー パ タ ー ン で の apex branching の form を quantitative に adjustable べ る た め に curvature & apex, apex の の time dependence of branching direction の Angle, the distance between the branching analytical を を portrait with い て determination し た. Youdaoplaceholder0 て て, た れら <s:1> physical quantity <s:1> magnetic field dependence を Ming ら に に た た た.

项目成果

H.Orihara, Y.Satou, T.Nagaya and Y.Ishibashi: "Direct Observation of the Orientational Fluctuation is a Tilted Smectic Liquid Crystal with a High-Speed TV Camera" J Phys.Soc.Jpn.67. 2565-2567 (1998)

H.Orihara、Y.Satou、T.Nagaya 和 Y.Ishibashi：“用高速电视摄像机直接观察倾斜近晶液晶的取向涨落”J Phys.Soc.Jpn.67。

T.Nagaya, Y.Hikita, H.Orihara and Y.Ishibashi: "Pattern Formation of Cholesteric Finger under a Magnetic Field" Molecular Crystals and Liquid Crystals. 302. 391-396 (1997)

T.Nagaya、Y.Hikita、H.Orihara 和 Y.Ishibashi：“磁场下胆甾型手指的图案形成”分子晶体和液晶。

T.Nagaya, Y.Hikita, H.Orihara and Y.Ishibashi: "Growth of Cholesteric Finger under the Magnetic Field" J.Phys.Soc.Jpn.67. 2546-2550 (1998)

T.Nagaya、Y.Hikita、H.Orihara 和 Y.Ishibashi：“磁场下胆甾指的生长”J.Phys.Soc.Jpn.67。