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2023 Fiscal Year Annual Research Report

The microscopic origin of slow dynamics and non-equilibrium phase transition in structural glass systems from the viewpoint of dynamic facilitation

Research Project

Project/Area Number 20K03785
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

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)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords動的ファシリテーション / 構造ガラス / 遅い緩和 / 非平衡相転移 / 分子動力学法 / 局所構造解析
Outline of Annual Research Achievements

「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」の神秘な物性について記述する統一的(普遍的)枠組みに関する研究が精力的に行われている.しかし,未だ,決定的な概念や理論が存在せず多くの理論や方法論が創生され,世界中の研究者を魅了し続けている.代表者は,剛体球系の高速Event-Driven分子動力学法(EDMD:1999)とEvent-Chainモンテカルロ法(ECMC:2009)を融合させた「Event-Based Hybrid高速アルゴリズム」(2016)を用い,局所構造解析をする方法論を開発し,熱力学を基礎とした理論とは異なる「動的ファシリテーション」理論に着目し研究を進めている.本研究では,国際研究協力体制にて,構造ガラス系の遅い緩和の「微視的起源」と「非平衡相転移」の解明をめざした.令和5年度はコロナ禍に起因した延長期間にあたる.以下の成果を論文並びに国内外学会にて公表した.
(I)「分子の局所構造解析」:高密度多成分剛体円板系を解析する高速高次近傍判定法2D SANNex法,高速自由体積計算(NELF-A)法を確立した(JCP印刷中).応用例として,inherent構造計算法を開発した.
(II)「平衡緩和」:剛体多面体系を解析する高速な方法論として(i)並進平衡緩和にNewtonian Event-Chainモンテカルロ法,(ii) 接触判定にXenoSweep法を導入し,高密度剛体多角粒子系の相図を作成した.粒子の異方性を考慮した新しい配向秩序変数を提案し各相の特徴づけを行った.
(III)「構造ガラス系のファシリテーション」:ガラス転移点近傍「ひも状のホッピング連鎖」協働運動についてCavity駆動アンサンブルを確立し,待ち時間のべき乗則理論を検証した.またアクティブブラウン粒子流で生じる非自明な結晶・ガラス化現象の微視的機構を調べた.

  • Research Products

    (23 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results)

  • [Int'l Joint Research] 香港理工大学/ハルビン工業大学深セン校(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      香港理工大学/ハルビン工業大学深セン校
  • [Int'l Joint Research] エコールノルマルシュペリウール(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      エコールノルマルシュペリウール
  • [Int'l Joint Research] FAU(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      FAU
  • [Journal Article] Newtonian Event-Chainモンテカルロ法を用いた 剛体三角粒子系の相転移2024

    • Author(s)
      白井知樹,麦田大悟,礒部雅晴
    • Journal Title

      第29回 交通流と自己駆動粒子系 シンポジウム 論文集

      Volume: 28 Pages: 49-52

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Free volume estimator (NELF-A) in dense poly-disperse hard disk systems --- local structure analysis on pressure and inherent structure2023

    • Author(s)
      Daigo Mugita, Kazuyoshi Souno, Hiromasa Koyama, Masaharu Isobe
    • Organizer
      CCP2023 - 34th IUPAP Conference on Computational Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Karman Vortex around Obstacle with Active Brownian Particles2023

    • Author(s)
      Koji Iwase, Masaharu Isobe
    • Organizer
      CCP2023 - 34th IUPAP Conference on Computational Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Free volume estimator (NELF-A) in dense poly-disperse hard disk systems --- local structure analysis on pressure and inherent structure2023

    • Author(s)
      Daigo Mugita, Kazuyoshi Souno, Hiromasa Koyama, Masaharu Isobe
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Statistical properties of Microstring Activation in Deeply Supercooled Liquids of Binary Hard Disk Systems2023

    • Author(s)
      Motoki Wakita, Ryohei Hanai, Yuito Kakihara, Cho-Tung Yip, Chi-Hang Lam, Masaharu Isobe
    • Organizer
      9IDMRCS
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Prediction of a Trigger of Hopping Motion in Deeply Supercooled Liquid of Binary Hard Disk Systems2023

    • Author(s)
      Ryohei Hanai, Cho-Tung Yip, Chi-Hang Lam, Masaharu Isobe
    • Organizer
      9IDMRCS
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quasivoid-Induced Structural Relaxation in Colloidal Glass Formers: Microscopic origin of stringlike Motions2023

    • Author(s)
      Cho-Tung Yip, Chor-Hoi Chan, Masaharu Isobe, Chi-Hang Lam
    • Organizer
      9IDMRCS
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Active glass transition in poly-disperse self-propelled particle systems2023

    • Author(s)
      Nodoka Inaba, Koji Iwase, Masaharu Isobe
    • Organizer
      The 7th International Soft Matter Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Diffusional characteristics of a Newtonian Event-Chain Monte Carlo in hard polygon systems2023

    • Author(s)
      Tomoki Shirai, Daigo Mugita, Masaharu Isobe
    • Organizer
      The 7th International Soft Matter Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simple and efficient methods on local structure analysis in dense poly-disperse hard disk systems2023

    • Author(s)
      Daigo Mugita, Kazuyoshi Souno,Hiroaki Koyama, Masaharu Isobe
    • Organizer
      The 9th International Conference on Discrete Element Methods
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cooperative phenomena in active matter systems with alternative interaction of neighbors2023

    • Author(s)
      Taisei Nakamura, Masaharu Isobe
    • Organizer
      The 9th International Conference on Discrete Element Methods
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Newtonian Event-Chain モンテカルロ法を用いた2次元剛体多角粒子系の相転移2023

    • Author(s)
      白井知樹,麦田大悟,礒部雅晴
    • Organizer
      第29回交通流と自己駆動粒子系のシンポジウム
  • [Presentation] 多分散自己駆動粒子系におけるアクティブガラスと非平衡相転移2023

    • Author(s)
      稲葉和香, 岩瀬晃司, 礒部雅晴
    • Organizer
      第37回分子シミュレーション討論会
  • [Presentation] 2成分剛体円板ガラス系における深層過冷却状態での局所構造とホッピング予測2023

    • Author(s)
      華井 凌平, Cho-Tung Yip, Chi-Hang Lam, 礒部 雅晴
    • Organizer
      第37回分子シミュレーション討論会
  • [Presentation] 障害物周りのアクティブブラウン粒子流の渦形成と結晶化2023

    • Author(s)
      岩瀬晃司、礒部雅晴
    • Organizer
      第37回数値流体力学シンポジウム
  • [Presentation] 異なる近接相互作用を用いたVicsekモデル系における協働現象2023

    • Author(s)
      中村泰晴,村瀬信明,礒部雅晴
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会オンライン
  • [Presentation] Newtonian Event-Chain モンテカルロ法を用いた自己駆動剛体多角粒子系の相転移2023

    • Author(s)
      徳吉泰紀,白井知樹,麦田大悟,礒部雅晴
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会オンライン
  • [Presentation] 2 次元自己駆動粉体気体系の自己組織化と空間不均一性2023

    • Author(s)
      北川遼,村瀬信明,麦田大悟,礒部雅晴
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会オンライン
  • [Presentation] Cavity駆動アンサンブルを用いた剛体円板ガラス系における深層過冷却状態のホッピング予測2023

    • Author(s)
      齋藤稜太,華井凌平,礒部雅晴
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会オンライン
  • [Presentation] 剛体円板ガラス系の深層過冷却液体状態におけるホッピング解析 ―自由体積とinherent 構造―2023

    • Author(s)
      麦田大悟,宗野和祥,礒部雅晴
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会オンライン

URL: 

Published: 2024-12-25  

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