液晶における位相欠陥の関与する非平衡現象の解明

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本年度は、液晶コロイド混合系のレオロジーの数値算プログラムを構築した。具体的には、コロイド表面の滑り無し境界条件を取り扱う為のFPD法、剪断流を表すLees-Edwards境界条件、液晶流体力学方程式をあわせて実装した。そして、コロイド粒子が位相欠陥によって複雑に絡んだ状態を用意して剪断流をかけた場合の時間発展を計算する事が出来た。現在応力の解析を進めている。また、同様のFPD法、昨年度用いた臨界流体の連続体理論をあわせて、コロイドの臨界流体中の吸着層を介した架橋の問題も取り扱った。具体的には、二個のコロイドを固定した上で温度を下げ共存線に系を近づけた場合、二個のコロイドを自由に動かした場合の二つの場合についていずれも吸着層を介した架橋が起こる事をしめし、その際の流れ場の様子を計算した。其の結果粒子を固定している場合の流れ場は、相分離で見られる特徴的な流れ場よりかなり小さい事を発券した。粒子を動かした場合は、ほぼ速度場の大きさは、相分離の際の特徴的な速度と一致している。また、博士論文の執筆と関係して以前構築した自己推進粒子の理論モデルの直接数値計算も行った。そして、化学物質の移流の効果や二体相互作用など、複雑な解析的に扱いにくい効果を数値計算によって解析する事が出来た。いずれも実験的にはよく見られる現象であるが、連続体理論による解析が今まで為されておらず、その物理プロセスを明らかにしたという点で意義は大きいものと考えている。