2019 Fiscal Year Annual Research Report
Extended dynamic facilitation theory and non-equilibrium phase transition in athermal dense molecular systems
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17K05574
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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) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高密剛体球系 / 分子動力学法 / 非平衡相転移 / 動的協働促進機構 / 時空アンサンブル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、高密分子・粉体系の「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」を記述する統一的（普遍的）枠組みに関する研究が精力的に行われている。これまで多角的な観点から問題解決の努力がなされてきているが、多くの新しい観点からの研究が絶え間なく創生され、世界中の研究者を魅了し続けている。本研究では、代表者の開発した高密度剛体球系の新しい方法論を用い、「フリージング(freezing)」「フラジリティ(fragility)」「ファシリテーション(facilitation)」という概念を軸に、理論・実験・計算機シミュレーションによる国際共同研究を遂行している。特に、過圧縮液体の動的機構とガラス転移のメカニズムは、熱力学起源の理論と動的ファシリテーション理論(Dynamic Facilitation:DF)との間に大きな論争がある。熱的起源によらない(密度が唯一の制御変数となる)高密度な非熱系に着目し動的ファシリテーション機構や時空アンサンブル解析により非平衡相転移の解明することを目標とし、研究を遂行している。令和元年度は最終年度であり前年度に引き続き「ファシリテーション(facilitation)」の共同研究(中国・香港)を遂行した。香港のコロイド実験により、新しく発見されたString-Repetition現象とシミュレーション結果の比較を行いDF理論の検証を精密化させた。また、DF理論の大きな「パラドックス」として知られるHopping運動連鎖の起源に関連して、最初のトリガーは第2、第3近傍まで含めた領域の小さな隙間(準空隙)の積算された自由体積により駆動され複数粒子がファシリテーションするという事象を多数発見した。高密度分子系の構造緩和の新しい物理的機構としてさらに精密な検証を進めている。これらの得られた研究成果は学会で発表し、原著論文にまとめた（投稿準備中）。
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