2022 Fiscal Year Annual Research Report

Polyamorphism and molecular dynamics of molecular liquids

Research Project

Project/Area Number	19K14679
Research Institution	Tokai University
Principal Investigator	佐々木海渡東海大学, 理学部, 助教 (60806173)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	ポリアモルフィズム / マンニトール / 鏡像異性体 / Johari-Goldstein β緩和 / 誘電緩和 / α緩和
Outline of Annual Research Achievements	最終年度は主にマンニトールのL体とD体の混合系について、組成を様々に変えて誘電分光測定を進めた。この系は前年度までに実施したソルビトール/マンニトールの系と同様に、純粋なD体のマンニトールよりも1次相転移の温度が高い特性を持つため、2つの状態のガラス状態だけでなく液体状態の分子ダイナミクスも調査することができた。ここでは、純粋なマンニトールと同様に、2つのアモルファス状態をsuper cooled liquid（SCL）とPhase Xと呼ぶこととする。得られた誘電緩和スペクトルから、次のことがわかった。１）SCLとPhase Xのどちらにおいてもマンニトール分子同士の協同的な分子運動（α緩和過程）とローカルな分子運動（Johari-Goldstein β緩和：JGβ緩和）の２つが観測された。この結果から、２つの液体相が存在することがダイナミクスの観点からも確認された。２）SCLからPhase Xへのポリアモルフィックな転移がα緩和過程の緩和時間の温度依存性から求めたそれぞれの状態のガラス転移温度以上であることから、この転移が平衡液体間の相転移であることがわかった。３）SCLではα緩和過程の緩和時間は混合比によらなかった。一方、Phase Xでは混合比を1:0から1:1に変化させるとα緩和過程の緩和時間が小さくなった。４）JGβ緩和はSCL、Phase Xともにその緩和時間に組成依存性が見られなかった。また、SCLのJGβ緩和の緩和時間は他の糖アルコールと同じ特徴を示した。その一方で、Phase XのJGβ緩和の緩和時間は２０倍ほど遅いダイナミクスを示した。