異なる界面制限内でのネマチック液晶マイクロ流体におけるトポロジカル欠陥の生成と進化を研究するために、異なる表面アンカリング条件を持つマイクロチャネルを作製した。異なる表面特性を持つ基板とポリジメチルシロキサン製の構造層を接合し、酸素プラズマを用いてチャネル内壁の化学特性を適切に変化させることで、最終的に3種類の異なる表面アンカリング条件のマイクロ流体チャネルを作製した。これらのチャネル内でネマチック液晶の流動を観察し、さまざまなタイプのトポロジカル欠陥の発生規則をまとめた。実験結果は以下の通りである。平面配向のマイクロチャネル内では液晶分子の配列は連続的であり、明瞭な欠陥構造は現れない。混合配向のマイクロチャネルでは界面アンカー間の競合作用により、上面付近に安定した錯線が形成され、錯線の数はチャネルの幅深比に関連する。通常、垂直配向のマイクロチャネル内の指向場の変化は良好な連続性を有し、流速の急変を制御して逆流を発生させることでマイクロチャネル内の指向場連続性を効果的に破壊し、動的なトポロジカル欠陥を発生させる。欠陥の数は流速に依存する。流速が一定のとき、欠陥構造は短時間の動的平衡を維持し、その後チャネル内に規則的な変動が発生する。

マイクロ流体; ネマチック液晶; マイクロチャネル; 表面アンカリング; トポロジカル欠陥