強誘電性液晶の逐次相転移に関する研究

強誘電性・反強誘電性スメクチック液晶の逐次相転移について、第三隣接相互作用をもつANNNI模型を提案し相転移の機構を解明してきた。さらに中間相の構造についてFI_Lは波数がq=2/5のものと結論し、FI_Hについてはq=2/7と推定することが出来た。本年度はこの模型に内在する基本仮定(第三隣接までの長距離相互作用や第二隣接相互作用係数J_2の負値定符号性)について考察し、実体的に基礎づけることができた。すなわち分子長軸の向きについての自由度を考慮し、分配関数の中で先にこの自由度を消去することによって分子間の長距離相互作用が誘起されることを示し、第三隣接相互作用までの範囲において相互作用パラメタの値を具体的に検討した。そこではJ_2の負値定符号性が数値的に求められたが、特殊な場合には(E_1=E_3=O)この定符号性が解析的にも証明されること、すなわち模型はANNNI模型に帰着されることが示された。もとより数値的解析は近似理論であるが、基底状態における基本相の安定性の検討(これは厳密)からこの近似理論が定性的には正しいことも保証することができた。上記近似理論において、第三隣接相互作用に加え四体力J_<4b>が現れる。その効果についても論じ、基底状態に対してはこの効果は小さくないが当該問題についてはこの効果は本質的でないことも明らかにした。しかし実験との定量的な対比を論じる際には一つの重要なパラメタとなる。実験事実に基づいて当該現象をイジングスピンで表現しているが、分子の傾き角のゆらぎについても検討し、これは重要でないことを示した。分子の方位角のゆらぎの効果や電場中での振舞いの解析は次の問題である。

強誘電性・反強誘電性スメクチック液晶の逐次相転移について、第三隣接相互作用をもつANNNI模型を提案し相転移の機構を解明してきた。さらに中間相の構造についてFI_Lは波数がq=2/5のものと結論し、FI_Hについてはq=2/7と推定することが出来た。本年度はこの模型に内在する基本仮定(第三隣接までの長距離相互作用や第二隣接相互作用係数J_2の負値定符号性)について考察し、実体的に基礎づけることができた。すなわち分子長軸の向きについての自由度を考慮し、分配関数の中で先にこの自由度を消去することによって分子間の長距離相互作用が誘起されることを示し、第三隣接相互作用までの範囲において相互作用パラメタの値を具体的に検討した。そこではJ_2の負値定符号性が数値的に求められたが、特殊な場合には(E_1=E_3=O)この定符号性が解析的にも証明されること、すなわち模型はANNNI模型に帰着されることが示された。もとより数値的解析は近似理論であるが、基底状態における基本相の安定性の検討(これは厳密)からこの近似理論が定性的には正しいことも保証することができた。上記近似理論において、第三隣接相互作用に加え四体力J_<4b>が現れる。その効果についても論じ、基底状態に対してはこの効果は小さくないが当該問題についてはこの効果は本質的でないことも明らかにした。しかし実験との定量的な対比を論じる際には一つの重要なパラメタとなる。実験事実に基づいて当該現象をイジングスピンで表現しているが、分子の傾き角のゆらぎについても検討し、これは重要でないことを示した。分子の方位角のゆらぎの効果や電場中での振舞いの解析は次の問題である。