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高分子電解質溶液における電気的・流体力学的相互作用の寄与する非平衡現象の研究

Research Project

Project/Area Number 12J01488
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 生物物理・化学物理
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

高江 恭平  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords配向ガラス / 電解質 / 誘電体 / 双極子ガラス / 電場応答 / 不均一性 / 構造相転移 / 形状記憶効果
Research Abstract

異方的な相互作用ならびに静電相互作用が本質的な寄与を果たす系の非平衡ダイナミクスを、特に不均一性という観点から研究した。まず、粒子の形状異方性が本質的な寄与を果たす系のガラス転移現象において、回転運動が非常に盛んな領域と、まれな領域とが不均一に存在しており、並進運動と密接に関連していること、回転運動の拡散と緩和の分離の起源になっていることを明らかにした。一般に配向の自由度を有する分子性液体などのガラス転移現象において、分子回転の運動不均一性という新たな知見を示唆するものであると考えている。次に、静電相互作用が本質的な寄与を果たす粒子系における数値計算方法の構築を行い、電場下の動力学を調べた。その結果、電極表面での電荷が不均一に分布しており、その不均一性に由来する系内部の不均一な電場を、連続体極限の理論と整合する形で得ることができた。ここで構築した手法は静電相互作用をする系に広く適用可能であり、多くの応用例が期待できるとともに、媒質中の電磁気学や、電極表面での分子の振る舞いに関する、基本的な問題を考察するうえで有用な概念を有する結果であると考えている。さらに、その方法を用いて、電気双極子を有する楕円体と不純物との混晶において、配向秩序の振る舞いを調べた。そこでは、秩序が巨視的には消失しているが、数粒子程度の短いスケールでは分極秩序が生き残り、不均一に分布していることが分かった。また、外部電場に対して大きな分極・ひずみの応答を、顕著な周波数分散をもちつつ示すことを発見した。これらはリラクサー強誘電体に類似の性質であり、複雑な不均一構造・ダイナミクスが上記の簡略化したモデルでよく再現できるという驚くべき発見である。不均一性が本質的な寄与を果たす物理系の機構を解明するうえで示唆に富む結果である。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Orientational glass in mixtures of elliptic and circular particles : Structural heterogeneities, rotational dynamics, and rheology2014

    • Author(s)
      Kyohei Takae and Akira Onuki
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 89 Issue: 2 Pages: 22308-22308

    • DOI

      10.1103/physreve.89.022308

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Applying electric field to charged and polar particles between metallic platest : Extension of the Ewald method2013

    • Author(s)
      Kyohei Takae and Akira Onuki
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 139 Issue: 12 Pages: 124108-124108

    • DOI

      10.1063/1.4821085

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of double glass in binary mixtures of anisotropic particles : Dynamic heterogeneities in rotations and displacements2013

    • Author(s)
      Kyohei Takae and Akira Onuki
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 88 Issue: 4 Pages: 42317-42317

    • DOI

      10.1103/physreve.88.042317

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular dynamics simulation of orientation glass formation in anisotropic particle systems in three dimensions2012

    • Author(s)
      Kyohei Takae, Akira Onuki
    • Journal Title

      Europhysics Letters

      Volume: 100 Issue: 1 Pages: 16006-16006

    • DOI

      10.1209/0295-5075/100/16006

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 誘電体における双極子ガラス形成と巨大電場応答2014

    • Author(s)
      高江恭平・小貫明
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2014-03-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 誘電体における双極子ガラス形成と巨大電場応答2014

    • Author(s)
      高江恭平・小貫明
    • Organizer
      第四回京都若手ソフトマター研究会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2014-03-07
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Formation of orientational glass and double glass in mixtures of anisotropic particles2013

    • Author(s)
      Kyohei Takae and Akira Onuki
    • Organizer
      International Soft Matter Conference 2013
    • Place of Presentation
      Roma, Italia
    • Year and Date
      2013-09-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular dynamics simulation of orientational glass formation in anisotropic particle systems2013

    • Author(s)
      Kyohei Takae and Akira Onuki
    • Organizer
      7th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2013-07-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Formation of orientational glass and double glass in mixtures of anisotropic particles, oral presentation2013

    • Author(s)
      Kyohei Takae and Akira Onuki
    • Organizer
      Physics of glassy and granular materials
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2013-07-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Applying electric field to charged and polar particles between metallic plates : Extension of the Ewald method2013

    • Author(s)
      Kyohei Takae and Akira Onuki
    • Organizer
      7th Mini-Symposium on Liquids
    • Place of Presentation
      Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      2013-07-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 電荷・双極子をもつ粒子系の外電場応答 : 拡張Ewald法2013

    • Author(s)
      高江恭平・小貫明
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      2013-03-07
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Orientation-strain glass formation in anisotropic particle systems with impurities2012

    • Author(s)
      高江恭平
    • Organizer
      The 4th international Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県)
    • Year and Date
      2012-12-06
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural phase transition and orientation-strain glass formation in anisotropic particle systems with impurities2012

    • Author(s)
      高江恭平
    • Organizer
      Frontiers of Soft Matter 2012
    • Place of Presentation
      コロラド大学(USA)
    • Year and Date
      2012-05-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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