ディスクリネーションの配列制御に関する動力学的研究

二次元液晶系のディスクリネーションの質と数は境界条件で決まってしまう(保存則).また,エネルギー的に安定なディスクリネーションの配置はディスクリネーション間およびディスクリネーションと境界とのトポロジー的相互作用により決まる.このことからもディスクリネーションを制御するのに境界が重要な役割を果たしていることが理解できるが,この視点に立ちディスクリネーションを積極的に制御しようという試みは今まであまりない.その原因の一つにディスクリネーションのダイナミクスの理解が進んでいないことが挙げられる.本年度は実験的手法及びシミュレーションにより以下の研究を行った.1.高分子液晶系が,温度変化により等方相から異方相に転移する際に発生するディスクリネーションを,写真撮影装置,フォトモニター,スーパーインポーズユニットを取り付けた顕微鏡下で観察し,発生するディスクリネーションの強度と個数が,昇温速度によりどう変化するかを調べた.今回用いた系では初期に期待したような種類のディスクリネーションが生成しなかったが,フォトモニターにより相転移の進行を追跡することができ,それによれば進行の度合いはあまり昇温速度には依存せず,温度のみで決まってしまうことが分かった.2.実験指針を得るため,シミュレーションによりディスクリネーションの運動を解析した.二次元液晶系の格子モデルの基準振動解析を行ったところ,高周波モードは等方相への変化を誘起するのに対し,低周波モードはディスクリネーションの回転,並進を誘起することが分かった.

二次元液晶系のディスクリネーションの質と数は境界条件で決まってしまう(保存則).また,エネルギー的に安定なディスクリネーションの配置はディスクリネーション間およびディスクリネーションと境界とのトポロジー的相互作用により決まる.このことからもディスクリネーションを制御するのに境界が重要な役割を果たしていることが理解できるが,この視点に立ちディスクリネーションを積極的に制御しようという試みは今まであまりない.その原因の一つにディスクリネーションのダイナミクスの理解が進んでいないことが挙げられる.本年度は実験的手法及びシミュレーションにより以下の研究を行った.1.高分子液晶系が,温度変化により等方相から異方相に転移する際に発生するディスクリネーションを,写真撮影装置,フォトモニター,スーパーインポーズユニットを取り付けた顕微鏡下で観察し,発生するディスクリネーションの強度と個数が,昇温速度によりどう変化するかを調べた.今回用いた系では初期に期待したような種類のディスクリネーションが生成しなかったが,フォトモニターにより相転移の進行を追跡することができ,それによれば進行の度合いはあまり昇温速度には依存せず,温度のみで決まってしまうことが分かった.2.実験指針を得るため,シミュレーションによりディスクリネーションの運動を解析した.二次元液晶系の格子モデルの基準振動解析を行ったところ,高周波モードは等方相への変化を誘起するのに対し,低周波モードはディスクリネーションの回転,並進を誘起することが分かった.