液晶の独特な配向秩序と位置秩序は、その特異な物理的性質をもたらし、凝縮軟物質において重要な地位を占めている。液晶の有序構造中の連続的な対称性の破れにより、トポロジカル欠陥が導入される。トポロジカル欠陥の相転移過程における変換メカニズムと外部場の作用下での秩序ある制御生成は長く注目されてきた。液晶システムの空間スケール、境界条件、外部刺激を制御し、異なる熱力学過程を導入することで、液晶分子はさまざまなトポロジカル欠陥の出現を伴いながら全く異なる集合挙動を示し、系の自由エネルギーを最小化する。現時点では、液晶の相転移過程におけるトポロジカル欠陥の秩序ある制御および動的進展、外部場の作用下での制御転換挙動とメカニズム、トポロジカル欠陥の応用探索などについてさらなる研究が求められている。本稿では、当研究グループが光制御配向技術を用いて高精度に任意プログラム可能な二次元平面アンカリング設計を実現し、二次元光配向層によって液晶分子の三次元配列を誘導し、さまざまな相状態下でのトポロジカル欠陥の制御可能で秩序ある大面積生成を達成したことをレビューする。さらにLandau-deGennes理論を用いて、相転移中のトポロジカル欠陥の進化メカニズムを明らかにし、その背後にある進化則を探求した。本研究は秩序系の自己組織化挙動の理解を深め、トポロジカル欠陥の制御生成および応用探索の道を拓くものである。

液晶;ネマティック相;準結晶相;Landau-deGennes理論;相転移;トポロジカル欠陥