Theoretical study of topological photonics based on ordered structures of chiral liquid crystals

基于手性液晶有序结构的拓扑光子学理论研究

基本信息

批准号：
21H01049
负责人：
福田順一
金额：
$ 10.23万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

昨年度に行なった，キラル液晶が形成する擬2次元スカーミオン（渦状の配向秩序構造）からなるヘキサゴナル格子と同じ対称性を有するモデル構造について，その光学的性質の検討をさらに発展させた．具体的には，より単純かつ本質を捉えたタイトバインディング模型を構築し，バンドトポロジーの性質の解明や，バンドトポロジーの異なる構造の境界でのエネルギー輸送におけるキラリティの存在の影響などに対する考察を行なった．また，キラル液晶の擬2次元スカーミオン格子のフォトニックバンド構造などの検討も，電磁場のマクスウエル方程式を直接的に解くことによって開始し，バンド構造に対する誘電率異方性の変化の影響などを考察した．また本研究のターゲットの1つである，キラル液晶が示す3次元秩序相であるコレステリックブルー相の秩序構造の詳細について幾つかの検討を行なった．まずブルー相の双晶構造について，昨年度行なった双晶面の自由エネルギー評価に関する論文を公表するとともに，双晶の形成を伴うコレステリックブルー相の構造相転移のダイナミクスについて，液晶の配向秩序変数のダイナミクスを表す方程式を直接的に数値計算で解くことによる検討を開始した．また，有限の厚さの系（液晶セル）において，液晶とセルの表面との相互作用（アンカリング）の影響でセルの厚さ方向の構造の周期が離散的な値しか取れないことを示すとともに，およびその構造の周期と，構造が示す光学的性質に対する印加電場の影響について数値計算を行い，論文として公表した．

我们进一步研究了模型结构的光学特性的检查，该光学特性与由chiral液晶形成的伪-2维碎片（旋转样式的s虫（类似漩涡状的方向定序结构））具有相同的对称性。具体而言，我们构建了一个紧密的结合模型，该模型捕获了更简单，更本质的本质，并检查了频带拓扑的特性以及手学对频段拓扑不同结构边界上能量传输的影响。此外，我们还开始研究手性液体晶体的伪2D Scarmion晶格的光子条带结构，直接求解电磁场的麦克斯韦方程，并检查了介意性各向异性对条带结构的影响的影响。我们还研究了有关胆汁淤积蓝相的顺序结构的几个详细信息，胆固醇蓝相是这项研究的目标之一，这是由手性液体晶体代表的三维有序相。首先，我们在评估我们去年进行的双面表面的自由能的评估时发表了一篇论文，并开始研究胆汁石蓝相的结构相变的动力学，涉及双胞胎的形成，通过直接求解代表液态晶体液体晶体液晶方向序列变化动力学的动力学的方程。此外，在有限厚度（液晶细胞）的系统中，由于液晶和细胞表面之间的相互作用（锚定），在细胞的厚度方向上沿厚度的厚度方向进行离散，并且对施加的电场对结构的周期以及结构的光学特性的影响进行了数值计算，并将其作为纸张和纸张出版。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

電場下における有限厚さのコレステリックブルー相液晶セルのシミュレーション

电场作用下有限厚度胆甾型蓝相液晶盒的模拟

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
松岡亮佑;井口昇之;水野大介;福田順一
通讯作者：
福田順一

Exotic defect structures of a chiral liquid crystal sandwiched by two parallel substrates and their optical properties

夹在两个平行基板之间的手性液晶的奇异缺陷结构及其光学性质

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
加藤萌結;吉田紘行;J. Fukuda
通讯作者：
J. Fukuda

In Situ Optical Characterization of Twinning in Liquid Crystalline Blue Phases

液晶蓝相孪晶的原位光学表征

DOI：
10.1021/acsami.1c06873
发表时间：
2021
期刊：
ACS Applied Materials and Interfaces
影响因子：
9.5
作者：
Zhang Yuxian;Yoshida Hiroyuki;Cho SeongYong;Fukuda Jun-ichi;Ozaki Masanori
通讯作者：
Ozaki Masanori

コレステリックブルー相の円偏光選択反射の入射角依存性

胆甾型蓝相中圆偏振光选择性反射的入射角依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kuzmin A.;Kobayashi M.;Hanada K.;Idei H.;Onchi T.;Mori S.;Yoneda N.;Shikama T.;Hasuo M.;Ido T.;Nagashima Y.;Ikezoe R.;Hasegawa M.;Kuroda K.;Kono K.;Matsuo S.;Nagata T.;Shimabukuro S.;Higashijima A.;Niiya I.;Zushi H.;福田順一，趙成龍，吉田浩之，尾崎雅則
通讯作者：
福田順一，趙成龍，吉田浩之，尾崎雅則

Molecular architecture dependence of mesogen rotation during uniaxial elongation of liquid crystal elastomers

液晶弹性体单轴伸长过程中介晶旋转的分子结构依赖性