キラルな液晶と場の相互作用による非平衡現象

前年度に発見した「界面活性剤水溶液中において自発らせん運動をおこなうキラルな液晶液滴」の運動メカニズムを明らかにするために液晶液滴の３次元運動の解析を行った。その結果、液晶液滴は界面活性剤水溶液中に溶解していく過程で、時間とともに３種類の異なる配向場を示し、それぞれの配向場に対応し、運動の様子も遷移していくことを明らかにした。具体的には、液滴サイズが大きいときは、マランゴニ対流のせん断の効果が液晶の弾性の効果に対して支配的になるため、液晶の配向場がかき乱され、乱れた蛇行運動を行う。徐々に液滴サイズが小さくなるにつれ、液晶の弾性の効果が支配的になるため配向場は乱されること無く、らせん配向場を示すようになり、らせん運動をおこなうようになる。さらに液滴サイズが小さくなると、液晶中のキラル剤の界面活性剤水溶液への不溶性により液滴中のキラル剤濃度が上昇し、液晶相-等方相の転移温度が下がることで、液晶液滴は等方相に転移し並進運動をおこなうことがわかった。これらの観察結果より、キラルな液晶液滴は、内部構造として一様ならせん配向場を持つときに、マランゴニ対流と配向場のキラルなカップリングの効果が大きくなり、らせん運動が出現することが明らかになった。このように、キラルな液晶液滴の運動と配向場の状態の関係を実験的に明らかにすることで、キラルな液晶液滴の自発らせん運動のメカニズムについて理解を進めることが出来た。このキラルな液晶とマランゴニ対流の相互作用による新奇な非平衡現象を詳しく調べることで、キラルな液晶と場の相互作用によって生じる非平衡現象への理解を深めることができた。

前年度に発見した「界面活性剤水溶液中において自発らせん運動をおこなうキラルな液晶液滴」の運動メカニズムを明らかにするために液晶液滴の３次元運動の解析を行った。その結果、液晶液滴は界面活性剤水溶液中に溶解していく過程で、時間とともに３種類の異なる配向場を示し、それぞれの配向場に対応し、運動の様子も遷移していくことを明らかにした。具体的には、液滴サイズが大きいときは、マランゴニ対流のせん断の効果が液晶の弾性の効果に対して支配的になるため、液晶の配向場がかき乱され、乱れた蛇行運動を行う。徐々に液滴サイズが小さくなるにつれ、液晶の弾性の効果が支配的になるため配向場は乱されること無く、らせん配向場を示すようになり、らせん運動をおこなうようになる。さらに液滴サイズが小さくなると、液晶中のキラル剤の界面活性剤水溶液への不溶性により液滴中のキラル剤濃度が上昇し、液晶相-等方相の転移温度が下がることで、液晶液滴は等方相に転移し並進運動をおこなうことがわかった。これらの観察結果より、キラルな液晶液滴は、内部構造として一様ならせん配向場を持つときに、マランゴニ対流と配向場のキラルなカップリングの効果が大きくなり、らせん運動が出現することが明らかになった。このように、キラルな液晶液滴の運動と配向場の状態の関係を実験的に明らかにすることで、キラルな液晶液滴の自発らせん運動のメカニズムについて理解を進めることが出来た。このキラルな液晶とマランゴニ対流の相互作用による新奇な非平衡現象を詳しく調べることで、キラルな液晶と場の相互作用によって生じる非平衡現象への理解を深めることができた。