リオトロピック液晶の揺らぎと流動誘起相転移

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液晶は、秩序の低次元性に起因する本質的に大きな構造揺らぎを持つ"柔らかい凝縮系"の1つである。また、多数の内部自由度を持つ"複雑流体"の仲間でもある。この内部自由度と流動場の間にカップリッグが存在する場合は、巨視的な流れによって、系の秩序・構造が変調される可能性があり、時には相の安定性そのものが場によって破壊される場合すらある。非平衡定常状態において決定される。"動的相図"は、平衡状態における"静的相図"には全く関係ない、系の動的性質(例えば輸送係数)が重要となる。このような意味で、非平衡系では、平衡系には存在しない新たな相の発現や、特異な臨界現象等、新しい興味深い現象を与えてくれる。本研究では、L_a-L_3相転移点近傍における流動場効果、及び流動誘起相転移に関する研究を行うため、以下の計画で研究を実施した。(1)反射型によるブラッグ散乱から、L_α相の層間隔及び層状構造の秩序度を見積もることができるので、L_α-L_3相転移点近傍で温度・流動場の関数として定量的に測定した。この結果から流動場を1つの軸とした"動的相図"を描き、層間隔、秩序度の温度・ずり速度依存性を明らかにした。(2)L_α相においては層面内の波打ち揺らぎ(Undulation fluctuation)が層構造の安定に重要な役割を担っている。透過型の光散乱の実験から、波打ち揺らぎの波長と流動場効果の関係を定量的に明らかにすることに成功した。(3)さらに、振動流(周波数ωを持った正弦流動場)に対する周波数依存性を、濃度を変えた試料を用いて測定し、系の持つ動的性質(特徴的時間)と流動場効果の関係について定量的な知見を得た。(4)これらの結果を踏まえて、L_α相・L_3相の間の流動誘起相転移の物理的なメカニズムを提唱した。