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水素結合性液体の液体-液体相転移臨界点の探索

研究課題

研究課題/領域番号 16K05475
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関広島大学

研究代表者

梶原 行夫  広島大学, 総合科学研究科, 助教 (20402654)

研究協力者 乾 雅祝  
バロン アルフレッド  
山口 敏男  
吉田 亨次  
西郡 至誠  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード液体-液体相転移 / ゆらぎ / 非弾性X線散乱 / ガラス転移 / 液体液体相転移 / 超音波 / 非弾性X線散乱 / 小角X線散乱
研究成果の概要

水素結合性液体であるメタノールを対象として、液体-液体相転移臨界点の探索を目指して研究を行った。-100℃、5000気圧までの低温高圧下のX線測定が可能な液体容器を開発し、実際大型放射光施設SPring-8を利用した液体メタノールの非弾性X線散乱実験に成功した。今後データ解析を進め、臨界点の存在について議論を行う。
一方で液体-液体相転移とガラス転移の関係性についても議論を行った。実はガラス転移は液体-液体相転移現象の一部として解釈が可能との推論を構築することが出来た。これまでいくつかの学会・会議で発表を行ったので、今後論文発表を目指す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水の熱力学異常を包括的に説明するとされる液体-液体相転移臨界点(LLCP)仮説。1990年代に説が提唱されたものの、これまで水のLLCPは実験的には検証されておらず、仮説の域を出ていない。もし検証に成功すれば、仮説が大きく進展することになり、学術的意義は大きい。
一方でLLCP仮説は単に水の異常を説明するだけではなく、その他一般の液体の熱力学を解釈する基礎理論となり得るのではないかと我々は睨んでいる。今回実際にガラス転移現象への適用を試みた。現時点では推論にすぎないものの、これまでのガラス転移研究にはない新たな視点を与えることができたと考えている。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 6件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 液体 Se50-Te50 混合系の液体-液体相転移に伴う密度ゆらぎの変化:単色X線による測定2019

    • 著者名/発表者名
      梶原行夫、乾雅祝、尾原幸治
    • 雑誌名

      SPring-8/SACLA利用成果集

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007969510

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamical sound speed and structural inhomogeneity in liquid Te studied by inelastic x-ray scattering2019

    • 著者名/発表者名
      M. Inui, Y. Kajihara, S. Hosokawa, K. Matsuda, Y. Tsuchiya, S. Tsutsui, and A. Q. R. Baron
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids X

      巻: 1 ページ: 100006-100006

    • DOI

      10.1016/j.nocx.2018.100006

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Static and dynamic structures of liquid Ba8Ga16Sn30: a melt of the thermoelectric clathrate compounds2018

    • 著者名/発表者名
      M. Inui, K. Suekuni, Y. Kajihara, S. Hosokawa, T. Takabatake, Y. Nakajima, K. Matsuda, K. Ohara, H. Uchiyama, and S. Tsutsui
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 30 号: 45 ページ: 455101-455101

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aae3f3

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasmons in Liquid Rb at Elevated Temperatures Studied by Inelastic X-ray Scattering2018

    • 著者名/発表者名
      Hagiya Toru、Matsuda Kazuhiro、Hiraoka Nozomu、Hayashi Hiroyuki、Kimura Koji、Kajihara Yukio、Inui Masanori
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 8 ページ: 084703-084703

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.084703

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Viscoelastic anomaly accompanying anti-crossing behaviour in liquid As2Se32018

    • 著者名/発表者名
      M. Inui, A. Q. R. Baron, Y. Kajihara, K. Matsuda, S. Hosokawa, K. Kimura, Y. Tsuchiya, F. Shimojo, M. Yao, S. Tsutsui, D. Ishikawa, and K. Tamura
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 30 号: 28 ページ: 28LT02-28LT02

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aacab5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Peculiar atomic dynamics in liquid GeTe with asymmetrical bonding: Observation by inelastic x-ray scattering2018

    • 著者名/発表者名
      M. Inui, A. Koura, Y. Kajihara, S. Hosokawa, A. Chiba, K. Kimura, F. Shimojo, S. Tsutsui, and A. Q. R. Baron
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 17 ページ: 174203-174203

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.174203

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] X-ray Compton Scattering Study of Liquid Germanium and Tin2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Kimura, Kazuhiro Matsuda, Takena Nagao, Toru Hagiya, Yukio Kajihara, Masanori Inui, Jumpei Nakamura, Ayano Chiba, Kouichi Hayashi, Masayoshi Itou, and Yoshiharu Sakurai
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 86 号: 12 ページ: 124703-124703

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.124703

    • NAID

      210000134625

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inelastic x-ray scattering measurements of liquid water-glycerol mixtures2017

    • 著者名/発表者名
      Kajihara Yukio、Shibata Nanako、Inui Masanori、Matsuda Kazuhiro、Tsutsui Satoshi
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conf.

      巻: 151 ページ: 06003-06003

    • DOI

      10.1051/epjconf/201715106003

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dispersion relations of the acoustic modes in divalent liquid metals2017

    • 著者名/発表者名
      Inui Masanori、Kajihara Yukio、Kimura Koji、Matsuda Kazuhiro、Miyatake Tetsu、Chiba Ayano、Hosokawa Shinya、Tsutsui Satoshi、Baron Alfred Q. R.
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conf.

      巻: 151 ページ: 06002-06002

    • DOI

      10.1051/epjconf/201715106002

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Asymmetrical bonding in liquid Bi disentangled by inelastic X-ray scattering2017

    • 著者名/発表者名
      Inui Masanori、Kajihara Yukio、Munejiri Shuji、Hosokawa Shinya、Chiba Ayano、Ohara Koji、Tsutsui Satoshi、Baron Alfred Q. R.
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conf.

      巻: 151 ページ: 06001-06001

    • DOI

      10.1051/epjconf/201715106001

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Isotactic poly(4-methyl-1-pentene) melt as a porous liquid: Reduction of compressibility due to penetration of pressure medium2017

    • 著者名/発表者名
      Chiba Ayano、Inui Masanori、Kajihara Yukio、Fuchizaki Kazuhiro、Akiyama Ryo
    • 雑誌名

      THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS

      巻: 146 号: 19 ページ: 194503-194503

    • DOI

      10.1063/1.4983508

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge inhomogeneity in an expanded fluid metal: X-ray Compton scattering observation2017

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuda, K. Kimura, T. Nagao, T. Hagiya, Y. Kajihara, M. Inui, K. Tamura, M. Katoh, M. Itou, N. Hiraoka and Y. Sakurai
    • 雑誌名

      Europhysics Letters

      巻: 117 号: 1 ページ: 17004-17004

    • DOI

      10.1209/0295-5075/117/17004

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phonon excitations in Pd40Ni40P20 bulk metallic glass by inelastic x-ray scattering2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hosokawa, M. Inui, Y. Kajihara, T. Ichitsubo, K. Matsuda, H. Kato, A. Chiba, K. Kimura, K. Kamimura, S. Tsutsui, H. Uchiyama, and A. Q. R. Baron
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 879 ページ: 767-772

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.879.767

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 2元共晶合金Pb-Sn系の液体における密度ゆらぎ2016

    • 著者名/発表者名
      梶原行夫、乾雅祝、尾原幸治
    • 雑誌名

      SPring-8/SACLA利用研究成果集

      巻: 4 号: 2 ページ: 166-169

    • DOI

      10.18957/rr.4.2.166

    • NAID

      130007969343

    • ISSN
      2187-6886
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 「ゆらぎ」に着目した液体-液体相転移臨界点仮説の検証2016

    • 著者名/発表者名
      梶原行夫
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 26 ページ: 288-296

    • NAID

      130006793012

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 過冷却液体テルルの小角X線散乱2018

    • 著者名/発表者名
      梶原行夫、乾雅祝、尾原幸治、松田和博、萩谷透
    • 学会等名
      物理学会、2018年秋季大会(同志社大学京田辺キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水-グリセロール混合系の超音波速度測定22017

    • 著者名/発表者名
      温水啓、梶原行夫、乾雅祝
    • 学会等名
      日本物理学会第72会年次大会
    • 発表場所
      大阪大
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Where Come from Dynamic Heterogeneity in Glass Transition? : Similarity with Liquid-Liquid Transition2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajihara, M. Inui and A. Chiba
    • 学会等名
      8th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrasonic Sound Velocity Measurements for Liquid Water-Glycerol Mixtures2017

    • 著者名/発表者名
      K. Nukumizu, Y. Kajihara and M. Inui
    • 学会等名
      8th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simple scenario for glass transition phenomena based on liquid-liquid transition framework2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajihara, M. Inui and A. Chiba
    • 学会等名
      10th Liquid Mater Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガラス転移の起源を液体-液体相転移に求める2017

    • 著者名/発表者名
      梶原行夫、乾雅祝、千葉文野
    • 学会等名
      日本物理学会、2018年年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 液体水-アルコール混合系の熱力学異常:再考2017

    • 著者名/発表者名
      梶原行夫
    • 学会等名
      化学工学会、第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] エントロピーに時間概念を導入する-液体の「速い音速」問題からガラス転移へ2016

    • 著者名/発表者名
      梶原行夫、乾雅祝、千葉文野
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 温水啓、梶原行夫、乾雅祝2016

    • 著者名/発表者名
      水-グリセロール混合系の超音波速度測定
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Sound velocity measurements of liquid water-methanol mixtures2016

    • 著者名/発表者名
      N. Shibata, Y. Kajihara, K. Nukumizu, M. Inui, S. Tsutsui
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Liquid and Amorphous Metals
    • 発表場所
      Bonn, Germany
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inelastic x-ray scattering measurements of liquid water-glycerol mixtures2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajihara, N. Shibata, M. Inui, K. Matsuda, S. Tsutsui
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Liquid and Amorphous Metals
    • 発表場所
      Bonn, Germany
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time concept of entropy: from "fast sound" to glass transition2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajihara, M. Inui and A. Chiba
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Liquid and Amorphous Metals
    • 発表場所
      Bonn, Germany
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 梶原行夫ホームページ

    • URL

      https://home.hiroshima-u.ac.jp/kajihara/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 梶原行夫ホームページ

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/kajihara/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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