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，当观察液晶响应电场的行为时，液晶被密封在两片涂有配向剂的玻璃和透明电极之间。通常，在整个表面上使用涂有透明电极的玻璃，但在本研究中，通过将一个玻璃电极制成细条，我们创建了一个容器，其中电场仅施加到封闭液晶的一部分. 创建。使用该容器，我们通过在向列液晶中引起电流体动力对流，成功地创建了理想的一维对流系统。目前，对流发生点（分支）附近的对流系统的行为被认为是通过称为“振幅方程”的非线性偏微分方程来描述的。特别是，一维系统的振幅方程是著名的“Gintzburg-Landau 方程”。在本研究中，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，并详细观察了特定空间模式下出现的“马科斯不稳定性”的动力学。我们还将实验结果与根据 Ginzburg-Landau 方程获得的理论结果进行了比较。首先，我们创建了分叉点附近对流模式的稳定性图，即“布斯图”，发现它与从 Ginzburg-Landau 方程获得的理论结果非常吻合。我们还测量了 Equus 模式的波数和增长时间对扰动波数的依赖性。然而，该结果与从Ginzburg-Landau方程导出的理论结果一致，假设在所有因Equus不稳定而失稳的模式中，观察到增长率最大的模式为Equus模式，甚至发现更高阶。必须考虑非线性。