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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 vertical alignment of the liquid crystal on the surface is applied to the formation of self-organized alignment of the particles in the liquid crystal. In this study, the realization of three-dimensional particle alignment in liquid crystal and the periodic activation of particle alignment in liquid crystal are pointed out. In the middle of the room, the liquid crystal display is used in the optical field, and the liquid crystal display is used in the optical field. The reason why the particle spacing is large in the past year is that the particle alignment of the liquid crystal is insufficient. The number of particles separated by a large number of particles is measured according to the number of particles, and the technology for controlling the period of periodic arrangement of particles is disclosed. The upper limit of the particle spacing is 1,56 times the particle diameter. This is the third dimension of particle alignment, particle spacing control, and useful information for light use. The desired three-dimensional particle alignment is important for controlling the shape of the particle alignment. This study has not been completed successfully in the field of electromagnetism. It has been successfully carried out in the field of electromagnetism. The angle of the center of the particle is 110 degrees. The following is a list of hedgehog activities. The principle of the electrode structure is based on the principle of the electrode structure, and the direction of the electrode structure is controlled successfully. The direction of the hedgehog formation is free from control, and the technology is free from control.