2025年1月から3月まで、材料科学連続セミナー ソフトマター第1シリーズ「液晶の物理学」（全4回）をオンラインで開催いたしました。講師は、北海道大学電子科学研究所の折原宏先生が務めました。
材料科学連続セミナー ソフトマター第1シリーズ「液晶の物理学」
講師：折原 宏（北海道大学電子科学研究所 客員研究員／北海道大学名誉教授）
本セミナーでは、ソフトマターの代表例である液晶の物理学について、連続体理論を中心に解説しました。計算材料科学特別セミナー『ソフトマター』では、青木圭子先生や松山明彦先生が液晶のミクロな物性を扱う分子動力学および平均場理論について講義されていましたが、本セミナーでは、サブマイクロからミリメートルオーダーのマクロな物性を議論しました。また、連続体理論に馴染みのない参加者のために、必要となる数学についても説明を加えました。以下に、各回の内容をまとめます。
第1回（1/29（水）13:00-18:00）「液晶の弾性論とその応用」
液晶の基本的性質を簡単に紹介した後、ネマチック液晶の配向状態を記述する秩序パラメーターとダイレクターについて説明しました。続いて、ダイレクターを用いたフランクの弾性自由エネルギーとその物理的意味について、テンソルやベクトル解析の復習を交えながら詳しく解説しました。さらに、連続体理論を展開する上で不可欠な汎関数微分を説明し、液晶のトポロジカル欠陥であるディスクリネーションがオイラー‐ラグランジュ方程式の解となっていることを示しました。また、電場や磁場との相互作用の例として、液晶ディスプレイにも応用されているフレデリクス転移を紹介しました。
参加人数：56名
〔内訳〕学内13、学外40（大学19、企業等20、研究機関1）、講師他3
第2回（2/12（水）13:00-18:00）「液晶の流体力学とその応用（前編）」
流体力学の基本事項であるラグランジュ微分、速度勾配、応力テンソル、および等方性流体のナビエ‐ストークス方程式を説明しました。その後、ダイレクター場と速度場が相互作用する場合のエリクセン‐レスリー（EL）方程式の簡略的な導出を行いました。さらに、EL理論を用いて液晶の顕著な特徴である粘度の異方性（ミーソビッツの粘性）を説明し、非平衡状態における配向と流れの相互作用の例として、電場印加により粘度の増大する電気粘性効果の実験とその理論解析を紹介しました。
参加人数：48名
〔内訳〕学内9、学外36（大学18、企業等18）、講師他3
第3回（2/26（水）13:00-18:00）「液晶の流体力学とその応用（後編）」
第2回に引き続き、EL理論を基に平衡状態における液晶の配向ゆらぎを議論しました。その準備として、非平衡状態におけるEL方程式のような運動方程式と平衡状態におけるゆらぎを関係づける揺動散逸定理を簡単に説明しました。続いて、EL理論を基に配向ゆらぎの固有モードとその時間相関関数を求め、光散乱や偏光顕微鏡を用いた観測結果と理論解析を示しました。また、ダイレクター場と速度場のゆらぎを直接観測した研究例を紹介しました。
参加人数：34名
〔内訳〕学内7、学外24（大学13、企業等11）、講師他3
第4回（3/12（水）13:00-18:00）「液晶のシミュレーション」
EL方程式に基づくシミュレーション例を示した後、近年ソフトマター研究で用いられるようになったオンサーガーの変分原理を紹介しました。変分原理を用いてEL方程式を導出することで、変数選択の柔軟性など、従来の方法に対する優位性を明らかにしました。さらに、テンソルオーダーパラメーターに変分原理を適用して得られた方程式に基づくシミュレーションにより、実験で観測された電気対流状態での負の粘性を再現できることを示しました。また、液晶の欠陥パターンやその運動のシミュレーション例も紹介しました。
参加人数：28名
〔内訳〕学内7、学外19（大学10、企業等9）、講師他2
本セミナーでは、液晶の連続体理論について基礎から変分原理、さらにはシミュレーションまでを解説しました。特に、変分原理からの運動方程式の導出については計算の詳細も示したので、連続体理論に関心を持たれた方の参考になれば幸いです。
最後に、本セミナーを長時間にわたり聴講いただいた皆様に感謝申し上げます。
