2015 Fiscal Year Annual Research Report
量子凝縮系およびソフトマターにおける自己組織化現象に対する流れの影響の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
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| Project/Area Number |
26103514
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| Research Institution | Ochanomizu University |
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Principal Investigator |
工藤 和恵 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 准教授 (30505574)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 量子凝縮系 / ソフトマター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピン自由度を持つボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)の強磁性相(強磁性BEC)では、強磁性体と同様に磁区パターンが観察される場合がある。本研究では、とくに面内磁気異方性のある場合(XY模型的な場合)のドメイン成長について研究を行ってきた。XY模型のようなベクトル模型でのドメイン成長は、渦の対消滅によって駆動される。XY模型では、逆符号の巻数を持つ渦同士で対消滅が起こる。しかしBECの場合にはスピン渦の巻数だけでなく超流動速度の循環も考慮しなければならない。循環も巻数も±1の渦は渦の周りにに質量流が流れており、渦芯では磁化が残っている。このような渦をMermin-Ho渦(MHV)と呼ぶ。本研究では、渦の種類がMHVのみの場合に限定してドメイン成長則を議論した。MHVには基本的な種類だけで４種類あるが、対消滅できるのは２組ずつである。互いに対消滅できないグループが混在することによって、XY模型での成長則とは少し異なる成長則が現れることを示し、これに補正を入れることでMHVの場合のドメイン成長則を導出した。また、数値計算によってその妥当性を検証した。
強磁性BECでは、エネルギー散逸がなくてもドメイン形成が観察されるが、それに対応する古典系は相互作用しながら歳差運動しているだけのスピン系になる。その古典系の磁化ダイナミクスはLandau-Lifshitz-Gilbert(LLG)方程式で記述できる。平成27年度はLLG方程式を用いて一軸磁気異方性のある場合の研究も行い、エネルギー散逸がないのにドメイン成長が見られる理由を明らかにした。
本研究ではまた、ソフトマターの系におけるパターン形成も研究してきた。高分子溶液である塗料を乾燥させた場合の乾燥パターンを、単純な数理模型を用いて、数値シミュレーションした。流れの効果によって不均一なパターンの出現が制御できることを示した。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 塗料のパターン形成2015
Author(s)
牛嶋麗夏, 工藤和恵
Organizer
第5回ソフトマター研究会
Place of Presentation
東北大学（宮城県・仙台市）
Year and Date
2015-12-17 – 2015-12-19
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