共同研究・競争的資金等の研究課題

2017年4月 - 2019年3月

液晶電気対流におけるミクロな鏡像反転対称性の破れとマクロ平面流の関係

日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
  • 深井 洋佑

課題番号
17J05559
配分額
(総額)
1,700,000円
(直接経費)
1,700,000円
(間接経費)
0円

前年度に引き続き、コレステリック液晶の電気対流中で現れるパターンの動きについて研究を行った。具体的には、まず光褪色後蛍光回復法(FRAP)を用いて流体的な流れの有無を推定するために、用いる液晶材料を検討した。液晶・蛍光色素の組み合わせを検討し、レーザー光による退色が明瞭に観察できる条件を見出した。また、大視野での観察とimage correlation velocimetry 解析を行うとともに、電極の形を変えた実験を行った。本研究により、平面流のさらなる特徴づけによってその起源を探るための実験手法を構築できた。今後は他研究室との共同研究として実験を進める予定である。
加えて、液晶電気対流中での位相欠陥のダイナミクスにおいて普遍的なゆらぎを伴う界面成長過程と吸収状態転移の双方が現れることに着想を得て、数値モデルを用いてこれらの普遍ゆらぎの間の関係を調べた。具体的には、吸収状態転移の代表的な普遍クラスである有向パーコレーション(Directed Percolation,DP)クラスの転移を記述するLangevin 方程式を、ある境界(活性壁)での活性状態(液晶電気対流では位相欠陥乱流に対応する)の密度が常に一定である活性壁境界条件のもとでシミュレートし、活性壁から成長する活性状態の作る界面の成長過程を調べた。結果として、界面のゆらぎの大きさが、DP クラスの相関時間より小さな時間スケールではDP クラスの普遍的な指数、大きな時間スケールでは界面成長過程の代表的な普遍クラスであるKardar-Parisi-Zhang(KPZ)普遍クラスの指数のもとで成長するというクロスオーバーを示すことを見出した。本研究によって、非平衡系における異なる普遍ゆらぎの関係について理解を推し進めることができた。この結果について現在論文を執筆中である。