動的画像処理による液晶の電気流体力学的対流の時空揺らぎの研究

利用动态图像处理研究液晶中电流体动力对流的时空波动

基本信息

批准号：
11740229
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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

負の誘電異方性を持つ液晶にある閾値以上の電圧を印加すると、電気流体力学的対流(EHC)が発生する。EHCには電場及び配向条件により様々な種類がある。本年度は先ず水平配向セルにおけるDynamic Scattering Mode(DSM)と呼ばれる乱流の時空揺らぎの解析を行った。DSMにはDSM1,DSM2の二種類が存在し,電圧の変化に応じて一次転移する。本研究では、対流パターンの映像をコンピュータに取り込み,各時刻の画像のフーリエ係数を計算し,特定の二方向の波数でのフーリエ係数の時間変化を抽出し,そのモードの時間相関関数を測定した。実験では,ラビング方向とその垂直方向の波数のフーリエ係数の時間相関関数を測定した。相関関数は,全ての電圧及び波数で単調な減衰を示したが,単純な緩和型ではなかった。相関関数が1/eに減衰する時間を相関時間(緩和時間)と定義し,緩和時間の波数依存性を求めたところ,DSM1では両方向ともに液晶セルの厚さに対応する波数付近に特徴的なピークが存在することが分かった。このピークは電圧の増加とともに高波数側にシフトすると同時に減少し,DSM2に転移するとピークは消失することがわかった。また,DSM1では相関時間に空間的な異方性があり,DSM2に転移するとこの異方性は無くなることがわかった。次に,垂直配向セルでのソフトモード乱流(SMT)での揺らぎの解析に着手した。垂直配向セルでは、閾値電圧以下でフレデリクス転移が起きてゴールドストーンモードが発生し、閾値電圧直上で時空揺らぎを伴う対流(SMT)が発生する。セルに磁場を印加すると、このゴールドストーンモードが抑えられる。従って、磁場の強さを変えながらSMTの揺らぎの解析を行う必要がある。本年度は、次年度での実験のために、電磁石(購入設備)に顕微鏡を組み込んだ磁場顕微鏡システムを構築した。

将高于一定阈值的电压应用于具有负介电性各向异性的液晶值会引起电水动力对流（EHC）。根据电场和方向条件，有多种类型的EHC。今年，我们首先分析了水平定向细胞中称为动态散射模式（DSM）的湍流的时空波动。 DSM，DSM1和DSM2有两种类型，主要转移是响应电压变化而发生的。在这项研究中，将对流模式的图像导入到计算机中，每次计算图像的傅立叶系数，提取特定双向波数下傅立叶系数的时间变化，并测量该模式的时间相关函数。在实验中，测量了摩擦方向的傅立叶系数及其垂直波数的时间相关函数。相关函数显示所有电压和波数的单调衰减，但不是简单的松弛类型。当相关函数衰减为1/e时，相关时间（松弛时间）被定义为相关时间（放松时间），并且确定了弛豫时间的波数依赖性，发现在DSM1中，在DSM1中，特征峰都存在于两个台面中液体晶体池的厚度对应的液态晶体厚度。发现该峰随着电压的增加向高波数侧移动，并且当峰转移至DSM2时，峰会消失。还发现在DSM1的相关时间中存在空间各向异性，并且当转移到DSM2时，这种各向异性消失了。接下来，我们开始分析垂直定向细胞中软模式湍流（SMT）中的波动。在垂直定向的单元格中，弗雷德里克过渡发生在阈值下方，导致戈德石模式，并随着时空波动的对流（SMT）在阈值电压上方发生。将磁场应用到电池中可以抑制这种戈德石模式。因此，有必要在改变磁场强度时分析SMT的波动。今年，对于明年的实验，我们已经构建了一个磁场显微镜系统，该系统将显微镜纳入电磁体（采购设备）。