2015 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡開放系の伝搬性相分離から形成される銀・アンチモン時空間パターンのモデル化
| Project/Area Number |
25610106
|
|---|
| Research Institution | Ube National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
長峯 祐子 宇部工業高等専門学校, 制御情報工学科, 准教授 (50344049)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 非平衡開放系 / 相分離 / 銀 / アンチモン / 時空間パターン / モデル化 / 数値シミュレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
従来、振動反応に伴う時空間パターンは、反応拡散メカニズムで説明されてきた。近年発見された、電極表面上に発生する銀とアンチモンで形成される時空間パターンは、白い縞は銀リッチで、黒い縞は酸化アンチモンリッチになっており、物質の濃度の違う２相が縞を形成して伝搬することで、時空間パターンが形成されている。この現象は従来の反応拡散メカニズムでは説明できない。そこで本研究では、非平衡開放系で生じる「伝搬するパターンを誘起する相分離（異種物質間の空間的な分離）」としてこの現象を捉え、モデルを構築し、数値シミュレーションによりモデルの妥当性を確認することを目的としている。
銀は導体で、酸化アンチモンは絶縁体であるため、電極表面上の銀とアンチモンの時空間パターンの基本モデルとして「定電場が印可された、導体絶縁体混合系」を仮定し、Onsagerの変分原理とCahn-Hilliard方程式を組み合わせた独自のモデルを、前々年度導出した。その結果、定電流モードで相分離が誘起されることがわかった。
さらに前年度では、その、「定電流モードでの相分離」の数値シミュレーションの結果を、細かく調査するため、導体絶縁体混合系における、導体及び絶縁体の濃度比や、各物理定数（導体及び絶縁体の抵抗率比、電極に印加される定電流値など）を変化させて数値シミュレーションし、相分離の傾向を調べた。その結果、導体・絶縁体の相分離では、絶縁体濃度がゼロになる箇所を形成して相分離する傾向があることがわかった。
今年度は、これまでに構築したモデルにおいて、さらに絶縁体に荷電が付加されていることを仮定して、数値シミュレーションを行い、荷電が相分離を抑える傾向をもつことがわかった。また、今年度においては、これまでに得られた結果をまとめた２つの英語論文のうち、1本を海外雑誌に既に投稿しており、現在、査読者との意見交換を行っている。
|
