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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Thermal vibrations and elastic heterogeneities in glasses

Research Project

Project/Area Number 17K14369
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

水野 英如  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (00776875)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Keywordsガラス / アモルファス / 弾性不均一性 / 振動特性 / 弾性波 / 局在振動 / ボゾンピーク / デバイ則
Outline of Annual Research Achievements

平成30年度では、(1)局在化振動モードの特性・起源を明らかにした、(2)音波輸送特性の異常性を局在化振動モードから理解した、(3) (1),(2)を記述する理論を、弾性不均一性の概念を基盤にして構築したの3つの成果を出した。
具体的には、(1)では局在化振動モードの振動状態、また局在化領域の大きさといった特性を、分子シミュレーションによって明らかにした。局在化領域では分子振動はエネルギー的に不安定なものであるが、それを周りの分子振動が支えているという振動状態であることが分かった。(2)ではガラス中を伝搬する音波の特性を、分子シミュレーションによって明らかにした。特に連続体極限に達するような低周波数域においても、ガラスの音波は強く散乱するが、その散乱が局在振動に起因していることが分かった。すなわち、低周波数域ではガラスは局在化振動という欠陥がある弾性体として振る舞うことが分かった。さらに(3)では、(1)と(2)において明らかになったガラスの振動物性を記述する理論を構築した。これまでに構築された理論では、局在化振動を記述することができなかった。今回、弾性不均一性の概念を用いて、弾性率が空間中を揺らいだ弾性体方程式から出発して、有効媒質近似を適用することによって、現象論的に局在化振動を捉える理論を構築することに成功した。さらには、強く散乱される音波特性の記述にも成功した。
(1)と(2)に関しては海外学術雑誌の論文として出版した。(3)に関しては現在、論文を執筆中である。また、これらの結果を国内・外の学会で発表を行った(合計10件、うち招待講演6件)。
さらに本研究成果をより現実に近い系、具体的には高分子、ダイマー分子からなるガラスへと展開することができた。いずれも論文執筆中である。

Remarks

申請者が所属する研究グループのホームページ。

  • Research Products

    (16 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Swiss Federal Institute of Technology(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      Swiss Federal Institute of Technology
  • [Journal Article] 学術賞受賞寄稿「ガラスの固体物性に関する分子シミュレーションを用いた理論研究」2019

    • Author(s)
      水野英如
    • Journal Title

      分子シミュレーション研究会会誌アンサンブル

      Volume: 21 Pages: 2-5

  • [Journal Article] Spatial structure of quasilocalized vibrations in nearly jammed amorphous solids2018

    • Author(s)
      Masanari Shimada, Hideyuki Mizuno, Matthieu Wyart, Atsushi Ikeda
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 98 Pages: 060901-1-5

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevE.98.060901

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Phonon transport and vibrational excitations in amorphous solids2018

    • Author(s)
      Hideyuki Mizuno, Atsushi Ikeda
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 98 Pages: 062612-1-5

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevE.98.062612

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ガラス物理学の進展2018

    • Author(s)
      池田昌司, 水野英如
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 53 Pages: 1-12

  • [Presentation] ガラスにおける固有振動状態とフォノン振動2018

    • Author(s)
      水野 英如, 島田 真成, 池田 昌司, 芝 隼人, Matthieu Wyart
    • Organizer
      物性研究所短期研究会「ガラス転移と関連分野の先端研究」
  • [Presentation] Vibrational properties and phonon transport of amorphous solids2018

    • Author(s)
      Hideyuki Mizuno, Hayato Shiba, Atsushi Ikeda
    • Organizer
      Rheology of disordered particles - suspensions, glassy and granular materials
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ガラスと通常の固体の本質的な違い:ガラスにおける特異な分子振動2018

    • Author(s)
      水野 英如
    • Organizer
      ガラス科学技術研究会 - ガラスの構造科学における新展開
    • Invited
  • [Presentation] ガラスと通常の固体の本質的な違い:ガラスの特異性を分子振動からみる2018

    • Author(s)
      水野 英如
    • Organizer
      第50回日本セラミックス協会ガラス部会夏季若手セミナー
    • Invited
  • [Presentation] ガラスにおける音波輸送のレイリー散乱2018

    • Author(s)
      水野 英如, 池田 昌司
    • Organizer
      日本物理学会 2018年秋季大会
  • [Presentation] Vibrational propertiesinthe continuum limit of amorphous solids2018

    • Author(s)
      Hideyuki Mizuno, Masanari Shimada, Atsushi Ikeda
    • Organizer
      Entropy, Information, and Order in Soft Matter
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Vibrational properties of jammed amorphous solids2018

    • Author(s)
      Hideyuki Mizuno
    • Organizer
      Physics of Jammed Matter
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ガラスにおける局在化振動モードの空間構造とその起源2018

    • Author(s)
      水野英如, 島田真成, 池田昌司
    • Organizer
      第32回分子シミュレーション討論会
  • [Presentation] ガラスの熱物性に関する 分子シミュレーションを用いた理論研究2018

    • Author(s)
      水野 英如
    • Organizer
      第32回分子シミュレーション討論会
    • Invited
  • [Presentation] ガラスにおける分子振動モードの非調和性2018

    • Author(s)
      水野 英如, 池田 昌司
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [Remarks] Website of Ikeda Group

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/ikeda-group/

URL: 

Published: 2019-12-27  

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