2021 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism of slow dynamics in glass-forming liquids: Transition states and transport phenomena
| Project/Area Number |
18H01188
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
金 鋼 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20442527)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 壮伸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10642324)
川崎 猛史 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (10760978)
芝 隼人 東京大学, 情報基盤センター, 特任講師 (20549563)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | ガラス転移 / 過冷却液体 / 分子動力学シミュレーション / フラジリティ / ボゾンピーク / 構造緩和 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ガラス転移を研究する上で、その緩和時間の温度依存性がアレニウスか否かはフラジリティによって分類されてきた。本研究ではフラジリティを決定づける分子論的な支配因子を明らかにすることを目標にしている。特に、2成分Lennard-Jonesポテンシャルを用いてシリカガラスに対して提案されたネットワーク液体モデルを拡張するモデルを採用した。このモデルでは、異成分間にはたらく引力の大きさをパラメータによって調整することでフラジリティを制御できる。第1にshovingモデルとの比較をおこなった。shovingモデルとは、構造緩和時間を調和振動子どうしのポテンシャル障壁交差、ポテンシャルエネルギーをせん断弾性率によって与えられるとする現象論モデルである。つまり、shovingモデルに従えばフラジリティはせん断弾性率で決定されることを示唆する。第2にガラスの固体としての性質を特徴づけるために振動状態密度解析をおこなった。エネルギー等分配則より隣接粒子によるケージ内での熱振動振幅の二乗平均であるデバイ・ワラー因子を振動状態密度から評価することができるので、shovingモデルをボゾンピークのフラジリティ依存性から検証した。拡張ネットワーク液体モデルでフラジリティを制御するパラメータが異なる7種類のガラス形成液体を解析した結果、fragile液体ではshovingモデルで記述可能であることがわかった。一方で、strongガラスはスケールされなかった。すなわち、せん断弾性率だけではフラジリティは説明されず、shovingモデルでは記述されない結果を得た。また、ボゾンピーク周波数はフラジリティにより変化するが、せん断弾性率の音波伝播のみではスケールされないことがわかった。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
