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

基本信息

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

项目摘要

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。

将胆汁液体液晶密封在两个玻璃板中，涂有垂直比对剂。如果玻璃板之间的间距比螺旋时期稍大，则液晶自发缠绕螺旋并进入胆固醇状态（CH）状态的力变得大于对齐剂对齐液体垂直于玻璃的液体垂直于玻璃的力，从而使nematic（n）状态呈现nematic（n）状态，从而导致整个牢房中的CH状态。当将足够强的电场施加到细胞上时，液晶分子会承受垂直于玻璃表面的力，并导致整个细胞成为N期。随着电场的减少，n相变为可稳定，CH相在一定阈值v_1处变得稳定，从而形成了手指状的CH相核，从中，手指样结构域（胆固醇手指模式）从中生长出来。该问题定位为与N-CH相过渡有关的晶体生长问题。在从v_1到一定阈值v_2的电压范围（V_1> v_2）中，隔离的指域的尖端随着它们的延伸而生长。在V_2低于V_2的电压下，手指状域在尖端分支时反复生长。今年的研究对磁场中的该尖端分支进行了分析。在V_2低于V_2的电压下，出现树突状手指图案并成长为几乎各向同性圆。已经发现，在磁场下，树突状手指图案在磁场方向上变成椭圆形，并且在磁场方向上的生长速率比垂直方向快。在树突状的手指图案中，尖端分支从核上径向发生，因此分支后的手指的生长方向与分支之前的分支大致相同。但是，发现一旦产生了一个孤立的，直长的手指并将电压降低到V_2以下，尖端分支几乎垂直于生长方向。发现这种分支形态也取决于磁场的强度，即使使用相同的电压，分支形态的变化也取决于周围是否还有其他手指。因此，为了定量检查孤立的手指模式的树突状手指模式和尖端分支的形态，使用图像分析测量了尖端曲率和尖端曲率宽度，分支方向角度和分支间距离的时间依赖性。这些物理量的磁场依赖性也被阐明了。