2020 Fiscal Year Research-status Report
Dielectric alpha process in glass transition revisited
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19K03759
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
野嵜 龍介 北海道大学, 理学研究院, 教授 (00180729)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ガラス転移 / 過冷却液体 / アフファ緩和過程 / 広帯域誘電分光 / 複雑液体物理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度に行った広帯域誘電分光システムの温度制御安定化により、200万秒にわたる測定温度安定性が確保できたので、今年度は次の2点に重点を置いた。
（１）熱履歴依存性
糖アルコールを使ったこれまでの実験では、試料を確実に過冷却にするために、実験開始前に急冷操作（330K→245K、10K/min）を行った。この場合、確実に結晶化を防ぐことができるが、ガラス転移温度Tg付近における試料の状態が、比容が緩和しきっていない非平衡状態になる恐れがある。そこで、ソルビトールを試料に使用し、265Kにおけるα緩和周波数fmαの熱履歴依存性を調べた。245Kまで急冷したのちに265Kで測定した場合のfmαが345μHzであったのに対し、320Kから265Kへ冷却（0.7K/min）した場合は121μHzになり、緩和周波数に3倍程度の差があった。いくつかの冷却速度を変えた実験結果を比較し、1K/min以下の速度が適切であることが分かった。
（２）試料ストレス依存性
前年度検討したテフロンシールテープ（初期値d=100μm）を電極間スペーサーとして採用した電極間隔可変誘電セルを再度用いた実験を行い、電極間隔を固定したセル（d=100μm）の場合の誘電緩和周波数との比較を行った。シールテープを利用した実験では、時間とともに電極間隔の減少が観測され、試料にかかる引っ張りストレスは緩和されたことが推測される。265Kにおけるソルビトールのα緩和周波数fmαの平均値は、固定間隔セルでは193μHzであったのに対し、可変間隔セルでは147μHzであった。可変間隔セルを用いた実験では、若干緩和周波数が小さくなったように見えるが、この程度の差は温度などを総合的に考慮した場合の測定誤差範囲といえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画にある、「200万秒スケールの長時間誘電測定における安定した測定温度管理」および「試料に力学的ストレスを与えない誘電セル（電極）」の設計がほぼ完了した。今年度の研究により、当初の予想に反して、電極による試料に対する力学的ストレスが、誘電緩和周波数に大きな影響を与えないことが分かったので、使用する電極の電極間隔維持には硬めのPTFEシートを利用することにする。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に大きな変更は予定していない。
新型コロナ対策の影響を受けて、実験室の使用に関して若干の制限を受けているが、実験装置（操作系統）の消毒や3密回避の感染拡大防止等を実施し、着実に研究を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
初年度の内定交付金（直接経費）の範囲内で予定していた設備備品（小型超低温恒温器）が購入できなかったので、旧式の恒温器を修理・改造して使用することになった。そのために、経費の次年度使用が生じている。また、今年度は世界的なコロナ感染症対策のため、参加予定であった国内外の学術会合がすべてオンラインまたはキャンセルになり、旅費として予定していた経費が次年度使用になっている。この経費は、今後の実験遂行の中で必要なものとして考えている。
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