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液晶配向場を利用した微粒子の3次元配列とそのフォトニック応用に関する研究

利用液晶取向场的细颗粒三维排列及其光子应用研究

基本信息

批准号：
11J00823
负责人：
田頭健司
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

表面に液晶の垂直配向処理を施したコロイド粒子は、液晶中で自己組織的に配列を形成する。本研究では、液晶中での3次元コロイド粒子配列の実現や、コロイド粒子配列の周期性を活かした光デバイスの実現を目指した。その中でも特に、液晶コロイドを用いた光デバイス、特に液晶の外場応答性を利用したチューナブル光デバイスを目指した。昨年度の研究では、電界印加による粒子間隔拡大に成功したが、今年度はこの粒子拡大の原因が、splay-bend wallと呼ばれる液晶の配向欠陥上に粒子配列が捕捉されるためであることを明らかにした。また、この粒子間隔拡大は粒子個数に依らず観測されたことから、本技術はコロイド粒子の周期配列の周期を制御する技術として用いることができることを見出した。また、粒子間隔拡大の上限はセル厚に関わらず、粒子径の1,56倍であることや、粒子間隔拡大に要する時間は粒子個数と液晶自体の応答速度により決まることを明らかにした。このことは今後粒子配列を3次元に拡張し、粒子間隔制御を行う際や、光デバイス応用の際に有用な知見である。また、所望の3次元コロイド粒子配列を形成するためには、粒子周囲の配向欠陥形状を制御することが重要である。そこで本研究では、未だ実現されていない電界印加によるSaturn-ring欠陥からhedgehog欠陥への転位を試み、splay-bendwall上に粒子を捕捉することにより、この転移に初めて成功した。また、この転移には閾値が存在し、電界印加によりSaturn-ring欠陥と粒子の中心がなす角度が110。以下となった際にhedgehog欠陥への転移がみられることを見出した。さらに、これらの明らかとなった転移の原理を基として、セルの電極構造の拡張を行ったところ、Saturn-ring欠陥の収縮方向を制御することに成功した。すなわち、hedgehog欠陥が形成される方向を自在に制御することが初めて可能となり、この技術は所望のコロイド配列を形成する際に、非常に有用な技術になると考えられる。

The surface of the liquid crystal is vertically aligned, and the liquid crystal is formed by the alignment of its own structure in the liquid crystal. This study focuses on the periodicity of the three-dimensional particle arrangement in liquid crystals and the periodicity of the particle arrangement in liquid crystals.その中でも特に、LCD コロイドを用いた光デバイス、特にLCD The field's responsiveness is based on the use of the light field. Yesterday's research was successful, the reason for the large particle spacing of Denki Inka was successful, this year's particle spacing was large, and splay-bend The alignment of the liquid crystal on the wall is due to the alignment of particles and the capture of the liquid crystal. The distance between particles is increased, the number of particles is increased, and the number of particles is measured based on this technology. The periodic arrangement of particles is controlled by the periodic arrangement of the particles, and the technology is used to control the periodic arrangement.また、The upper limit of the particle distance is larger はセル thickに关わらず、The particle diameter の1,56 times であることや、Particles The distance depends on the time, the number of particles, and the speed of the liquid crystal itself. From now on, the particle arrangement will be 3-dimensional, the particle arrangement will be 3-dimensional, the particle interval will be controlled, and the light will be controlled, and the light will be used. It is important to control the particle alignment and formation of the desired 3-dimensional particle alignment, and the particle circumferential alignment and shape.そこで本研究では、无だ実appearされていない电界INDICA によるSaturn-ring owed陥からhedgehog owed陥への転 Position を try み, splay-bendwall on に particles を capture することにより, こ転 movable に Initial めて success した.また, この転movable には threshold value が existence し, electric realm Inca によりSaturn-ring owed 陥と particle のcenter がなすangle が110. The following となったedgeにhedgehog owes 陥への転movable がみられることを见出した.さらに、これらの明らかとなった転movable の principle をbased として、セルのelectrode structure の拡张をThe direction of the contraction of the Saturn-ring is the success of the control.すなわち, hedgehog owes 陥が formation されるdirectional を自在にcontrol することがInitial めてpossible となり、このTechnologyはdesiredのコロイドmatching arrangementを Formationするinteriorに、Very usefulなTechnologyになるとtestえられる.