1993 Fiscal Year Annual Research Report
液体の凝固と表面融解に関する理論的および計算機実験による研究
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04640359
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
長谷川 正之 岩手大学, 工学部, 教授 (00052845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲岡 毅 岩手大学, 工学部, 助教授 (40184709)
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| Keywords | 固相-液相転位 / 固化 / 密度汎関数理論 / 非一様系 / 液体表面 / 固相-液相界面 / 表面融解 / 微粒子 |
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| Research Abstract |
固相-液相転移を理論的に解明する試みのひとつである、いわゆる固化(凝固)の密度汎関数理論(Density-Functional Theory of Freezing)に関する研究を主として行った。これに対する従来の理論は、剛体球系やそれに近い体系の固化に対してはかなりの成功を収めてきたが、長距離相互作用系に対してはいずれも破綻し、その原因の解明とそれを克服する理論の開発が重要な課題として残されていた。本研究では、その破綻原因の解析に引き続き、種々の固相-液相転移を統一的に記述できる新しい理論の定式化を行い、一成分古典プラズマを含む逆べきポテンシャル系に適用した。その結果は計算機実験による結果と非常に良い一致を示し、理論の有用性が確かめられた。この理論はいわゆる熱力学的摂動論の精神にもとづいていて、自由エネルギーに対する短距離相互作用と長距離相互作用による寄与が分離して扱われ、それぞれが液体の不安定化(固化)で果たす役割が議論できる形式になっている。そのような解析を行った結果、従来の理論が破綻する原因も明らかになり、これまで残されていた疑問も解消した。現在、表面融解等の表面・界面における相転移の理論的解明を目指して、上記の理論を液体表面および固相-液相界面にも適用できる形式に拡張する試みを行っている。これらの研究と並行して、微粒子の表面および内部における相転移の解明を目指した基礎的研究も行った。そのひとつは、コーディングした微粒子の表面・界面励起の結合に関する研究であり、コーディングの厚さと結合の強さの関係を明らかにした。また、縮退半導体微粒子におけるキャリア基底状態のサイズ依存性を調べ、有効一粒子ポテンシャルの様相を明らかにした。
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[Publications] M.Hasegawa: "Structure and thermodynamics of liquid surfaces" Proceeding of the Workshop on Material Science and Development. 219-245 (1993)
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[Publications] M.Hasegawa: "Self-consistent theory of freezing of systems interacting through long-ranged potentials" Journal of the Physical Society of Japan. 62. 4316-4330 (1993)
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[Publications] T.Inaoka: "Coupling of the surface and interface excitations in small coated particles" Journal of the Physical Society of Japan. 62. 1692-1701 (1993)
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[Publications] T.Inaoka: "Size dependence of the carrier ground state of small semiconductor particles" Journal of Physics:Condensed Matter. 5. 7587-7606 (1993)
