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液晶電気対流系

  18世紀から19世紀にかけて,巨視的力学量の操作と熱の関係を表す熱力学が構築されました. 20世紀には,熱力学を微視的な立場から説明する平衡統計力学,そして,ゆらぎを考慮して揺動と応答の関係を表した線形非平衡統計物理学が発展しました. 21世紀にはいった今,平衡状態から遠く離れた非線形非平衡系の研究が統計物理学における中心的課題となっています. 非線形非平衡系の代表例として乱流が挙げられます. 乱流は自然界での基本現象であり,様々なスケールで現れます. 身の回りの多くの流れが乱流であることを踏まえると,基礎研究としての興味にとどまらず,乱流の研究は工学的に重要な課題です.

  私は,液晶電気対流を実験により研究している日高 芳樹 博士(九州大学)と共同で,液晶電気対流系に現れる乱流を理論的に研究しています. 液晶は,ディスプレイとしての応用が知られていますが,そこでは電場の印加により液晶分子の向きが揃う性質を利用しています. この性質により,液晶系で実験条件を適切に設定すると,電場で制御される対流である電気対流が生じます. 電場は温度場に比べて応答性が良いので,電気対流系は対流および乱流の基礎研究に適しています.

成果

F. Nugroho, T. Narumi, Y. Hidaka, J. Yoshitani, M. Suzuki, and S. Kai, Phys. Rev. E 85, 030701(R) (2012).
T. Narumi, J. Yoshitani, M. Suzuki, Y. Hidaka, F. Nugroho, and S. Kai, proc. ILCC 24, 5551_0078 (2012).
T. Narumi, F. Nugroho, J. Yoshitani, Y. Hidaka, M. Suzuki, and S. Kai, AIP Conf. Proceed., 1518, 403 (2013).
T. Narumi, J. Yoshitani, M. Suzuki, Y. Hidaka, F. Nugroho, T. Nagaya, and S. Kai, Phys. Rev. E 87, 012505 (2013).
M. Suzuki, H. Sueto, Y. Hosokoawa, N. Muramoto, T. Narumi, Y. Hidaka, and S. Kai, Phys. Rev. E 88, 042147 (2013).
T. Narumi, Y. Mikami, T. Nagaya, H. Okabe, K. Hara, and Y. Hidaka, Phys. Rev. E 94, 042701 (2016).
K. Maeda, T. Narumi, R. Anugraha, H. Okabe, K. Hara, Y. Hidaka, J. Phys. Soc. Jpn. 87, 014401 (2018).
K. Yamanaka, T. Narumi, M. Hashiguchi, H. Okabe, K. Hara, Y. Hidaka, Fluids, 3, 99 (2018).
T. Narumi, Y. Hidaka, Phys. Rev. E, 101, 022202 (2020).