コロイド系のガラス転移と非線形レオロジー

• Project Area: Creation of non-equilibrium soft matter physics: Structure and dynamics of mesoscopic systems
• Project/Area Number: 21015001
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 宮崎 州正 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (40449913)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2010: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2009: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 化学物理 / 統計力学 / 物性基礎論 / ガラス転移 / 臨界現象 / モード結合理論 / 動的相関長

Research Abstract

我々は、コロイド系のガラス研究をいくつかのテーマで行った。1.一つは、時間分離が本質的な2成分系のガラス転移である。その例として、空間的にランダムに不純物が存在する系中のコロイド系と、粒子の大きさが大きく異なる大小2成分の粒子から成るコロイド系の遅いダイナミクスを解析した。不純物コロイド系については、昨年度の成果に引き続き、動的不均一性、フラジリティーなどの定量的解析を行った。その結果、不純物の増大と共に、動的不均一性が抑えられることを示した。また緩和時間や粘性係数の非アレニウス性の度合いを示すフラジリティーは、不純物濃度を挙げると小さくなることを示した。これらの結果は、多孔質系の実験事実と整合している。2成分コロイド系については、モード結合理論による解析を行った。粒子径比が大きい極限では、特徴的な時間の分離が起こり、小粒子の自由度はコロイド系のスローダイナミクスや粘性係数に大きく影響しなくなることが予想されるが、これを示した理論はなかった。我々は大規模な数値解析により時間の分離とその結果として、粘性係数に大きな飛びが生じることを示した。2.もう一つは、柔らかい相互作用系のガラス転移である。通常、ガラス研究では強い短距離斥力相互作用系をモデルとして考えることが多い。我々はそれとは逆に、相互作用が緩やかで長距離的な斥力系のガラス転移を詳細に調べた。その結果、高密度低温におけるスローダイナミクスが極めて多様な振舞いを示すことが分かった。また、長距離相互作用系であるため、ダイナミクスがより平均場的になることが示された。これらの成果は、ガラス転移の平均場描像に迫るための大きな進展である。

Research Products

• [Journal Article] Quantum fluctuations can promote or inhibit glass formation (2011)
  • Author(s): Thomas E.Markland, Joseph A.Morrone, Bruce J.Berne, Kunimasa Miyazaki, Eran Rabani, David R.Reichman
  • Journal Title: Nature Physics Volume: 7 Pages: 134-137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reply to Comment on "Mode coupling Theory as a Mean-Field Description of the Glass Transition" by Rolf Schilling and Bernhard Schmid (2011)
  • Author(s): Atsushi Ikeda, Kunimasa Miyazaki
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. Volume: 106 Pages: 49602-49602
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glass Transition of the Monodisperse Gaussian Core Model (2011)
  • Author(s): Atsushi Ikeda, Kunimasa Miyazaki
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. Volume: 106
  • NAID: 120007137592
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular dynamics studies of slow dynamics in random media : Type A-B and reentrant transitions (2010)
  • Author(s): K.Kim, K.Miyazaki, S.Saito
  • Journal Title: European Physical Journal Special Topics Volume: 189 Pages: 135-139
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mode-Coupling Theory as a Mean-Field Description of the Glass Transition (2010)
  • Author(s): Atsushi Ikeda, Kunimasa Miyazaki
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. Volume: 104
  • NAID: 120007138073
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical and Theoretical Study of a Monodisperse Hard-Sphere Glass Former (2010)
  • Author(s): P.Charbonneau, A.Ikeda, J.A.van Meel, K.Miyazaki
  • Journal Title: Phys.Rev.E Volume: 81
  • NAID: 120007138161
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arrested fluid-fluid phase separation in depletion systems : Implications of the characteristic length on gel formation and rheology (2010)
  • Author(s): J.C.Conrad, H.M.Wyss, V.Trappe, S.Manley, K.Miyazaki, L.J.Kaufman, A.B.Schofield, D.R.Reichman, D.A.Weitz
  • Journal Title: Journal of Rheology 54 Pages: 421-438
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Soft colloids make strong glasses (2009)
  • Author(s): Johan Mattsson, Hans M.Wyss, Alberto Fernandez-Nieves, Kunimasa Miyazaki, Zhibing Hu, David R.Reichman, David A.Weitz
  • Journal Title: Nature 462 Pages: 83-86
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Slow dynamics in random media : Crossover from glass to localization transition (2009)
  • Author(s): K.Kim, K.Miyazaki, S.Saito
  • Journal Title: Europhysics Letters 88
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ガラス転移の平均場理論についての考察 (2011)
  • Author(s): 宮崎州正, 池田昌司
  • Organizer: 第5回領域研究会「非平衡ソフトマター物理学の創成・メソスコピック系の構造とダイナミクス」
  • Place of Presentation: 東京大学,東京
  • Year and Date: 2011-01-08
• [Presentation] 重なり合う粒子系のガラス転移 (2011)
  • Author(s): 池田昌司, 宮崎州正
  • Organizer: つくばソフトマター研究会2011
  • Place of Presentation: 東大物性研,柏
• [Presentation] Mode Coupling Theory and Time Scale Separation in Binary Mixture with a Large Size Ratio (2011)
  • Author(s): T.Kuroiwa, K.Miyazaki
  • Organizer: The 4th Discussion Meeting on Glass Transition
  • Place of Presentation: 東北大学,仙台
• [Presentation] Glass Transition of Monodisperse Gaussian Core Model (2011)
  • Author(s): A.Ikeda, K.Miyazaki
  • Organizer: The 4th Discussion Meeting on Glass Transition
  • Place of Presentation: 東北大学,仙台
• [Presentation] 不純物中のガラス転移 (2010)
  • Author(s): 宮崎州正, 金鋼, 斎藤真司
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学,札幌
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] コロイド系の遅いダイナミクスの相互作用依存性 (2010)
  • Author(s): 白岩智, 池田昌司, 宮崎州正
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 高次元空間におけるガラス転移 (2010)
  • Author(s): 池田昌司, 宮崎州正
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] Inhomogeneous mode coupling theory and Dynamical heterogeneities (2010)
  • Author(s): 宮崎州正
  • Organizer: SCHOOL ON GLASS FORMERS AND GLASSES
  • Place of Presentation: Bangalore, India
  • Year and Date: 2010-01-09
• [Presentation] Glass Transition of Ultra-Soft Particles : Novel Dynamics in High Density Gaussian Core Model (2010)
  • Author(s): A.Ikeda, K.Miyazaki
  • Organizer: Workshop on the Dynamics of the Glass/Jamming Transition in celebration of the 80th birthday of Prof.Kyozi Kawasaki
  • Place of Presentation: Busan,韓国(招待講演)
• [Presentation] Is Mode-Coupling Theory a Mean Field Theory of the Glass Transition (2010)
  • Author(s): K.Miyazaki
  • Organizer: Workshop on the Dynamics of the Glass/Jamming Transition in celebration of the 80th birthday of Prof.Kyozi Kawasaki
  • Place of Presentation: Busan,韓国(招待講演)
• [Presentation] Slow dynamics in random media : From glass to localization transition (2010)
  • Author(s): K.Miyazaki
  • Organizer: CECAM workshop "Complex dynamics of fluidsin disordered and crowded environments"
  • Place of Presentation: Lyon,フランス(招待講演)
• [Presentation] Is Mode-Coupling Theory a Mean Field Theory of the Glass Transition (2010)
  • Author(s): K.Miyazaki
  • Organizer: Particulate Matter : Dimension Matters
  • Place of Presentation: Dresden,ドイツ(招待講演)
• [Presentation] ガラス転移の平均場理論としてのモード結合理論 (2010)
  • Author(s): 宮崎州正, 池田昌司
  • Organizer: 東京大学物性研究所短期研究会「ガラス物理の諸問題実験と理論の接点」
  • Place of Presentation: 東大物性研,柏
• [Presentation] 高密度ガウスコア液体のガラス転移 (2010)
  • Author(s): 池田昌司, 宮崎州正
  • Organizer: 東京大学物性研究所短期研究会「ガラス物理の諸問題実験と理論の接点」
  • Place of Presentation: 東大物性研,柏
• [Presentation] サイズ比の大きい2成分系における異常な緩和-モード結合理論による解析- (2010)
  • Author(s): 黒岩健, 宮崎州正
  • Organizer: 東京大学物性研究所短期研究会「ガラス物理の諸問題実験と理論の接点」
  • Place of Presentation: 東大物性研,柏
• [Presentation] サイズ比の大きい2成分系のガラス転移とモード結合理論 (2010)
  • Author(s): 黒岩健, 宮崎州正
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
• [Presentation] 高密度ガウスコア液体のガラス転移 (2010)
  • Author(s): 池田昌司, 宮崎州正
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
• [Presentation] ランダム媒体拘束系のガラス転移とフラジリティ (2010)
  • Author(s): 金鋼, 宮崎州正, 斎藤真司
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
• [Presentation] A Novel and Simple Monodisperse Glassformer (2010)
  • Author(s): A.Ikeda, K.Miyazaki
  • Organizer: International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter 2010
  • Place of Presentation: 奈良,奈良県新公会堂
• [Presentation] Simulation and MCT Analysis of Soft Colloids (2010)
  • Author(s): S.Okazaki, A.Ikeda, K.Miyazaki
  • Organizer: International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter 2010
  • Place of Presentation: 奈良,奈良県新公会堂
• [Presentation] Molecular dynamics studies of slow dynamics in random media : Type A-B dynamics and reentrant transition (2010)
  • Author(s): K Kim, S.Saito, K.Miyazaki
  • Organizer: CECAM workshop "Complex dynamics of fluids in disordered and crowded environments
  • Place of Presentation: Lyon,フランス
• [Presentation] Glass transition and dimensionality (2010)
  • Author(s): A.Ikeda, K.Miyazaki
  • Organizer: Particulate Matter : Dimension Matters
  • Place of Presentation: Dresden,ドイツ
• [Presentation] Slow dynamics in random media : Crossover from glass to localization transition (2010)
  • Author(s): 金鋼, 斉藤真司, 宮崎州正
  • Organizer: The 4th international workshop on "Dynamics in Confinement"
  • Place of Presentation: Grenoble, France
• [Presentation] Glass transition and dimensionality (2010)
  • Author(s): 池田昌司, P.Charbonneau, J.van Meel, 宮崎州正
  • Organizer: SCHOOL ON GLASS FORMERS AND GLASSES
  • Place of Presentation: Bangalore, India
• [Presentation] ガラス転移と次元性 (2009)
  • Author(s): 池田昌司, 宮崎州正
  • Organizer: 特定領域研究・第3回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2009-11-20
• [Presentation] ランダム媒体拘束系のガラス転移 (2009)
  • Author(s): 金鋼, 斉藤真司, 宮崎州正
  • Organizer: 特定領域研究・第3回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2009-11-20
• [Presentation] ガラス転移における次元性 (2009)
  • Author(s): 池田昌司, 宮崎州正
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 熊本市
• [Presentation] 四次元剛体球系のガラス転移 (2009)
  • Author(s): 池田昌司, P.Charbonneau, J.A.van Meel, 宮崎州正
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 熊本市
• [Presentation] ジャミング転移点近傍における Debye-Waller 因子 (2009)
  • Author(s): 宮崎州正, A.Lefebre, G.Biroli, D.R.Reichman
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 熊本市
• [Presentation] ガラスの物理 (2009)
  • Author(s): 宮崎州正
  • Organizer: 第3回ソフトマター物理若手勉強会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] Simulation and Theoretical Study of Glass Transition of 4d Hand Spheres (2009)
  • Author(s): 池田昌司, P.Charbonneau, J.A.van Meel, 宮崎州正
  • Organizer: Gordon Conference on CHEMISTRY & PHYSICS OF LIQUIDS
  • Place of Presentation: Holderness School, アメリカ
• [Presentation] Simulation and Theoretical Study of Glass Transition of 4d Hand Spheres (2009)
  • Author(s): 池田昌司, P.Charbonneau, J.A.van Meel, 宮崎州正
  • Organizer: YKIS 2009 "Frontiers in Nonequilibrium Physics : Fundamental Theory, Glassy & Granular Materials, and Computational Physics"
  • Place of Presentation: 京都市
• [Presentation] 四次元剛体球系のガラス転移 (2009)
  • Author(s): 池田昌司, P.Charbonneau, J.A.van Meel, 宮崎州正
  • Organizer: 特定領域「ソフトマター物理」第4回領域研究会
  • Place of Presentation: 札幌市
• [Remarks]
  • URL: http://www.px.tsukuba.ac.jp/home/tcm/miyazaki/publication-j.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.px.tsukuba.ac.jp/home/tcm/miyazaki/publication-j.html