計算機シミュレーションを用いたシア-流化でのガラス転移点近傍液体の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09212218
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山本 量一 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10263401)
• Keywords: ガラス転移 / 過冷却液体 / 不均一性 / レオロジー / ダイナミクス

Research Abstract

過冷却・ガラス状物質のレオロジーは高分子系同様に粘弾性と変形にたいする非線形効果が著しいが,メカニズムの理解はおろか基本的な現象の整理すらほとんどなされていない.高分子系のレオロジーを理解する上で絡み合いの概念が本質的であったように,過冷却・ガラス状物質のレオロジーを理解するためにはこれまでにない新しい概念の導入が必要であると我々は考える.本研究では分子動力学シュミレーションの結果を用いて,動的不均一性という新しい概念を導入し,過冷却・ガラス状物質の性質を理解しようと試みた.
その結果,液体状態からガラス状態に近づくにしたがい構造緩和の時間の空間分布が不均一になること,及びその相関長が急激に増大することを見出した.さらにその空間分布の関数形が、臨界現象と同じOrnstein-Zernike型で表されることもわかった.相関長ξと系の構造緩和の平均時間τの関係を調べてみると,今回得られたすべてのデータについてτ〜ξ^Zなる動的スケーリング則が成りたっていることを見つけた.このことは相関長が過冷却液体の動的性質を理解する上で重要な意味を持っていることを示唆している.さらに我々は流動下ではガラス構造が非線形的に壊されることや,粘性率に対しても簡単なスケーリング則による議論が可能であるということを見出した.

Research Products

• [Publications] R.Yamamoto and A.Onuki: "Kinetic Heterogeneities in a Highly Suppercooled Liquid" Journal of the Physical Society of Japan. 66・9. 2545-2548 (1997)
• [Publications] R.Yamamoto and A.Onuki: "Nonlinear rheology of a highly supercooled liquid" Europhysics Letters. 40・1. 61-66 (1997)
• [Publications] A.Onuki and R.Yamamoto: "Kinetic heterogeneities and nonlinear rheology of highly superccoled liquids" Journal of Non-Crystaline Solids.