(独)産業技術総合研究所は4月6日、液晶の新たな秩序構造を理論的に発見したと発表した。薄い空間に閉じ込められた液晶が｢スカーミオン格子｣と呼ばれる特殊な秩序構造を形成するというもので、これまで知られていなかった液晶の新らたな機能とその応用の可能性が期待されるという。
　液晶は、テレビや携帯電話のディスプレイなどに幅広く用いられているが、これは棒状の分子がある方向に一様に並んでいるネマチック相と呼ばれる状態の液晶を利用したもの。
　それに対し近年、複雑な秩序構造をとるコレステリックブルー相と呼ばれる状態の液晶が注目され、応用研究が精力的に進められている。コレステリックブルー相は、ネマチック相とは全く異なる光学的性質を持ち、たとえばディスプレイに用いると一段と速い電場応答を示したり、液晶パネルの基板表面処理がネマチック相のディスプレイよりも簡単になったりする。産総研は、このコレステリックブルー相の液晶が薄い空間に閉じ込められた中でとる秩序構造についてスロベニアの研究者と共同で研究し、液晶の新たな秩序構造を発見した。
　液晶パネルの液晶層の厚みは、数μm(マイクロメートル、1μmは100万分の1m)程度だが、調べたのはその数十分の一から百分の一程度にあたる50～200nm(ナノメートル、1nmは10億分の1m)という極めて薄い空間に閉じ込められた液晶の状態。計算の結果、既に知られているものとは全く異なる種々の新たな秩序構造が安定な構造として発見されたという。
　どの構造が安定になるかは、液晶層の厚さと温度に強く依存する。特に、コレステリックプルー相の格子間隔よりも薄く、温度がコレステリック相と等方相(分子が完全にばらばらな方向に向いている状態)の相転移点に近い場合には、スカーミオン構造が規則的な2次元格子を形成することが分かったという。
　スカーミオンは、素粒子研究の分野で提唱されたアイデアで、空間的に一様な秩序の中の局所的な領域において、その一様な秩序とは異なる状態へと連続的に変化しているような構造（多くの場合渦状構造)を指す。このようなスカーミオンが規則的に並んだものがスカーミオン格子。スカーミオン格子は、強磁性体などの固体系でその役割が注目されており、今回の発見は固体系と液晶系の間の関係について新たな知見をもたらすと共に、新しい液晶機能の応用開発などが期待できるという。

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