The microscopic origin of slow dynamics and non-equilibrium phase transition in structural glass systems from the viewpoint of dynamic facilitation
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20K03785
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
礒部 雅晴 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80359760)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 動的ファシリテーション / 構造ガラス / 遅い緩和 / 非平衡相転移 / 分子動力学法 / 局所構造解析 |
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| Outline of Research at the Start |
高密分子・ガラス系の「相転移」や遅い緩和に関する「神秘な物性」の解明は、大きな難問となっている。近年、人間が構成する組織を活性化し協働促進させる「ファシリテーション」が注目を集めているが、分子が構成するガラス系でも「ファシリテーション」が起こるとする独創的な理論が提唱され注目を集めている。ガラス転移近傍で起こる現象は、長年研究されてきた有力な理論と同程度に説明でき、大きな論争となっている。本研究では，高密剛体球系を解析するオリジナルな方法論を基礎に、分子シミュレーションとコロイド実験の双方から構造ガラスをめぐる「遅い緩和」の微視的機構を解明し、理論の検証を国際研究協力体制にてめざす。
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| Outline of Annual Research Achievements |
「ガラス・ジャミング転移」それらの類似性に着目した「遅い緩和」の神秘な物性について記述する統一的（普遍的）枠組みに関する研究が精力的に行われている．しかし，未だ，決定的な概念や理論が存在せず多くの理論や方法論が創生され，世界中の研究者を魅了し続けている．代表者は，剛体球系の高速Event-Driven分子動力学法(EDMD:1999)とEvent-Chainモンテカルロ法(ECMC:2009)を融合させた「Event-Based Hybrid高速アルゴリズム」(2016)を用い，局所構造解析をする方法論を開発し，熱力学を基礎とした理論とは異なる「動的ファシリテーション」理論に着目し研究を進めている．本研究では，国際研究協力体制にて，構造ガラス系の遅い緩和の「微視的起源」と「非平衡相転移」の解明をめざした．令和5年度はコロナ禍に起因した延長期間にあたる．以下の成果を論文並びに国内外学会にて公表した．
(I)「分子の局所構造解析」：高密度多成分剛体円板系を解析する高速高次近傍判定法2D SANNex法，高速自由体積計算(NELF-A)法を確立した(JCP印刷中)．応用例として，inherent構造計算法を開発した．
(II)「平衡緩和」：剛体多面体系を解析する高速な方法論として(i)並進平衡緩和にNewtonian Event-Chainモンテカルロ法，(ii) 接触判定にXenoSweep法を導入し，高密度剛体多角粒子系の相図を作成した．粒子の異方性を考慮した新しい配向秩序変数を提案し各相の特徴づけを行った．
(III)「構造ガラス系のファシリテーション」：ガラス転移点近傍「ひも状のホッピング連鎖」協働運動についてCavity駆動アンサンブルを確立し，待ち時間のべき乗則理論を検証した．またアクティブブラウン粒子流で生じる非自明な結晶・ガラス化現象の微視的機構を調べた．
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Report
(4 results)
Research Products
(65 results)
