2015 Fiscal Year Annual Research Report
ガラス化における揺らぎの相関構造の発現メカニズムとその輸送異常に果たす役割の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
|---|
| Project/Area Number |
26103507
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
古川 亮 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (20508139)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | ガラス / 過冷却液体 / 流体輸送 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本実績報告書執筆時点で論文として投稿済みの内容について詳述する。ガラス形成物質は経験的に“strong”と“fragile”の2種類に大別されることが認識されてきた。strong液体では粘性係数(≒構造緩和時間)はアレニウス的な温度依存性を示すのに対し、fragile液体では、非アレニウス的であり、より急峻な粘性係数の増大を示す。これまでfragile液体はstrong液体に比べて、その粒子運動がより協同的であることが示唆されてきたが、この分類の背後にある決定的な物理描像の違いは、これまで明らかにされていなかった。今年度の研究において、研究代表者は縦流体緩和モードの系統的解析により、これらの動的クラスの分類を理解する鍵となる特性の違いを見出した。ガラス化を研究する際に重要になる空間スケールにおいて、strong液体の密度緩和ダイナミクスは非保存的に振る舞う一方で、fragile液体においては保存的(拡散的)に振る舞うことを見出した。この縦流体緩和モードに見られる決定的な差異は、それぞれのクラスにおける緩和の素過程の違いに直接的に由来している：後者では密度ゆらぎ(＝縦モード)の緩和に対して、その再隣接粒子間の交換プロセス(=局所的な密度保存)が必須であるのに対し、前者の場合には、そのようなプロセスを必要とせず、非協同的に(かつ比較的自由に)その緩和が進行する。さらに、fragile液体では、その過冷却状態において密度の交換プロセスが協同的に発生するが(協同拡散)、この傾向は過冷却度の増大に伴い、より顕著になる。
このガラス研究とは、種々の粒子分散系における流体力学的相互作用の役割について研究を行った。特にコロイド分散系のゲル化に与える流体力学的相互作用の効果について、スーパーコンピュータを用いた大規模シミュレーションと実験との比較検討を行い、凝集初期における流体効果による(ゲル構造形成の核となる)異方的構造の形成促進を定量的に明らかにした。
|
| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
