非一様な電場下における液晶の電気流体力学的対流とパターンの空間共鳴

非均匀电场下液晶图案的电流体对流和空间共振

基本信息

批准号：
08740323
负责人：
日高芳樹
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

一般に、液晶の電場に対する挙動を観察するときは、配向剤と透明電極が塗布された2枚のガラスの間に液晶を封入して行う。通常全面に透明電極の塗布されたガラスを用いるが、本研究では、一方のガラスの電極を細い帯状のものにすることによって、封入された液晶の一部にのみ電場が印加されるような容器を作成した。その容器を用いてネマチック液晶の電気流体力学的対流を引き起こし、理想的な1次元対流系を作ることに成功した。現在、対流発生(分岐)点近傍の対流系のふるまいは、「振幅方程式」と呼ばれる非線形偏微分方程式で記述されると考えられている。特に1次元系の場合の振幅方程式は、よく知られた「ギンツブルグ-ランダウ方程式」になる。本研究では、1次元対流系における周期的対流構造(パターン)の安定性を実験的に調べ、さらにある特定の空間モードで現れる「エクハス不安定性」のダイナミクスを詳細に観測した。また、実験結果をギンツブルグ-ランダウ方程式から得られる理論的結果を比較した。まず、分岐点近傍の対流パターンの安定性ダイヤグラムすなわち「ブッセ・ダイヤグラム」をつくり、それがギンツブルグ-ランダウ方程式から得られる理論的結果とよく一致することがわかった。また、エクハス・モードの波数と成長時間の攪乱波数に対する依存性を測定した。しかしこの結果は、エクハス不安定性によって不安定化する全てのモードの中で、成長率が最大であるモードがエクハス・モードとして観測されると考えてギンツブルグ-ランダウ方程式から導き出した理論的結果と一致せず、さらに高次の非線形性を考慮しなければならないことがわかった。

通常，当观察液晶对电场的行为时，将液晶密封在两块玻璃之间，并在其上施加对齐剂和透明电极。通常，使用具有透明电极施加到整个表面的玻璃，但是在这项研究中，通过将一个玻璃的电极在薄带中制成电极，创建了一个容器，其中仅将电场应用于封闭的液晶的一部分。使用该容器，我们能够诱导列液晶的电水动力对流，并成功地创建了一个理想的一维对流系统。目前，人们认为，对流生成点附近的对流系统的行为（分叉）用称为“振幅方程”的非线性部分微分方程描述。特别是，一维系统的振幅方程成为众所周知的“金兹伯格 - 兰道方程”。在这项研究中，我们通过实验研究了一维对流系统中周期性对流结构（模式）的稳定性，并进一步详细观察到了以特定空间模式出现的“呼气不稳定性”的动力学。还将实验结果与从金茨堡 - 兰道方程中获得的理论结果进行了比较。首先，我们在分支点附近创建了对流模式的稳定图或“插图图”，发现与从金茨堡 - 兰道方程获得的理论结果非常吻合。此外，测量了波数和生长时间对exhaus模式的干扰波数的依赖性。然而，考虑到在所有因素不稳定性不稳定的模式中，该结果与金茨堡 - 兰道方程得出的理论结果并不相吻合，因此将具有最高增长率的模式视为exhaus模式，并且发现必须考虑较高的非线性非线性。