ネマティック液晶

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ネマティック液晶(ネマティックえきしょう、Nematic Liquid Crystal)とは液晶の一種である。すなわち、その構成分子が配向秩序を持つが、三次元的な位置秩序を持たない液体である。配向方向は、配向子(Director)と呼ばれる単位ベクトル n によって表される事が多い。実験的に、巨視的なネマティック液晶の対称性はD_{\infty h}である事が知られているので、構成分子は n を軸に自由回転をしており、また向きに関しては上向きと下向きを50%ずつ含むことが結論される。

配向度

構成分子が全て n の方向を向いているのが理想的であるが、実際の ネマティック液晶の構成分子は n の方向からある程度熱揺らぎをしている。 この熱揺らぎの度合いは秩序因子(Order Parameter)すなわち巨視的な系の物性値異方性 Δχ と絶対温度T→0における巨視的な系の物性値異方性 Δχ0 との比

S = Δχ / Δχ0

により評価することができる(例えば、磁化率のような異方性を示す物性は、いずれも配向度の評価に用いることができる。また、Δχ0は、分子物性値異方性Δκを用いてΔχ0 = NΔκと表すことができる。Nは系を構成する分子の総数であり、S は分子が配向子 n の方向にどれほど良く整列しているかの目安となる量である。全ての分子が n と平行なら S = 1であり、分子の熱揺らぎが大きくなると S は0に近づく。)

今、分子の n からの揺らぎ角を θ とすると、 Δχ = 1 / 2 < 3cos2θ − 1 > NΔκ と書き換えることができる。ここで<>は統計力学的な平均である。よって S は、微視的な分子の揺らぎ角を用いて

S = 1 / 2 < 3cos2θ − 1 >

と書くことができる。