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高粘性液体における粘度と構造緩和のデカップリング

研究課題

研究課題/領域番号 16K05514
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 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関名古屋大学

研究代表者

山口 毅  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80345917)

研究協力者 吉田 亨次  
山口 敏男  
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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード構造緩和 / 高粘性液体 / 粘弾性 / デカップリング / 中間散乱関数
研究成果の概要

中性子・γ線準弾性散乱実験と横波超音波を用いた複素粘性係数測定を組み合わせることによって、粘性を支配する微視的液体構造の抽出を行った。静的構造因子が分子間距離に対応する単一のピーク(主ピーク)によって特徴づけられる場合には、主ピークの構造緩和が粘性を支配することが示された。一方、静的構造因子の低角部に中距離構造を反映したプレピークが存在する液体である、長いアルキル鎖を持つイオン液体および高級アルコールについて同様の解析を行ったところ、前者では粘度に対する中距離構造の寄与が小さく、後者では寄与が大きいという、系に依存する結果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

液体の巨視的物性を微視的相互作用・分子運動から理解することは、液体の統計力学の根本的な問題の一つであり、巨視的粘性を支配する微視的構造を実験的に抽出するという本研究で提案した手法は、この根本的問題の解決に寄与するものである。また、線形応答としての粘性を支配する微視的モードの違いが非線形レオロジーに反映されるという知見も得られており、今後は非線形レオロジーへの発展が期待される。

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

    (28件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] NIST Center for Neutron Research(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] NIST(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] High-frequency shear viscosity and ionic mobility of solutions of polyethylene glycol in ionic liquids2019

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Tsuyoshi、Kikuzawa Takujiro
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Liquids

      巻: 284 ページ: 252-257

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2019.04.015

    • NAID

      120006723420

    • 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] Re-investigation of translational?orientational coupling behavior of nematogen in isotropic phase with non-nematogenic additives2018

    • 著者名/発表者名
      Hanai Wataru、Yamaguchi Tsuyoshi、Matsuoka Tatsuro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 7S1 ページ: 07LB05-07LB05

    • DOI

      10.7567/jjap.57.07lb05

    • NAID

      210000149272

    • 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] Stress-structure coupling and nonlinear rheology of Lennard-Jones liquid2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Tsuyoshi
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 148 号: 23 ページ: 234507-234507

    • DOI

      10.1063/1.5026536

    • NAID

      120006517659

    • 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] Coupling between the mesoscopic dynamics and shear stress of a room-temperature ionic liquid2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 26 ページ: 17809-17817

    • DOI

      10.1039/c8cp02814a

    • NAID

      120006529614

    • 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] Translation-orientation coupling and Cox-Merz rule of liquid hexane2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Tsuyoshi、Matsuoka Tatsuro
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 149 号: 20 ページ: 204502-204502

    • DOI

      10.1063/1.5051680

    • NAID

      120006577058

    • 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] Collective Mesoscale Dynamics of Liquid 1-Dodecanol Studied by Neutron Spin-Echo Spectroscopy with Isotopic Substitution and Molecular Dynamics Simulation2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Tsuyoshi、Faraone Antonio、Nagao Michihiro
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 123 号: 1 ページ: 239-246

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b10299

    • 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] Structural Origin of Shear Viscosity of Liquid Water2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 3 ページ: 1255-1260

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.7b10893

    • NAID

      120006473544

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Relaxation and Viscoelasticity of a Higher Alcohol with Mesoscopic Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi, Makina Saito, Koji Yoshida, Toshio Yamaguchi, Yoshitaka Yoda, Makoto Seto
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 号: 2 ページ: 298-301

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.7b02907

    • NAID

      120006473543

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Prepeak Structure of Concentrated Organic Lithium Electrolyte by Means of Neutron Diffraction with Isotopic Substitution and Molecular Dynamics Simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi, Koji Yoshida, Toshio Yamaguchi, Yasuo Kameda, Kazutaka Ikeda, and Toshiya Otomo
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry B

      巻: 121 号: 21 ページ: 5355-5362

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.7b00686

    • NAID

      120006337730

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of shear viscosity and viscoelastic relaxation of liquid methanol based on molecular dynamics simulation and mode-coupling theory2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi and Antonio Faraone
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 146 号: 24 ページ: 244506-244506

    • DOI

      10.1063/1.4990408

    • NAID

      120006367966

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Viscoelastic relaxations of high alcohols and alkanes: Effects of heterogeneous structure and translation-orientation coupling2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 146 号: 9 ページ: 094511-094511

    • DOI

      10.1063/1.4977705

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental study on the relationship between the frequency-dependent shear viscosity and the intermediate scattering function of representative viscous liquids2016

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 145 号: 19 ページ: 194505-194505

    • DOI

      10.1063/1.4968208

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 液体の中距離構造とずり応力の結合に対する水素結合の影響2019

    • 著者名/発表者名
      山口 毅
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 液体のドメイン構造の粘度への影響―イオン液体と高級アルコールの比較2018

    • 著者名/発表者名
      山口 毅
    • 学会等名
      理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cross-correlation analysis of stress-structure coupling of liquids2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi
    • 学会等名
      The 8th international symposium on “Molecular Thermodynamics and Molecular Simulation (MTMS '18)”
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イミダゾリウム系イオン液体/ポリエチレングリコール溶液のせん断粘度と電気伝導度の周波数依存性2018

    • 著者名/発表者名
      菊澤拓次郎、山口毅
    • 学会等名
      第49回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Frequency-dependent shear viscosity and electric conductivity of the solutions of polyethylene glycol in imidazolium-based ionic liquids2018

    • 著者名/発表者名
      Takujiro Kikuzawa, Tsuyoshi Yamaguchi
    • 学会等名
      Joint Conference of EMLG/JMLG Annual Meeting 2018 and 41st Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高級アルコールのメソスケールダイナミクス:分子シミュレーションと中性子準弾性散乱実験の比較2018

    • 著者名/発表者名
      山口 毅、Antonio Faraone, 長尾道弘
    • 学会等名
      第32回分子シミュレーション討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effects of mesoscopic domain structure on shear viscosity of ionic liquids2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi
    • 学会等名
      ACS Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 過冷却水におけるずり応力と液体構造のカップリング2017

    • 著者名/発表者名
      山口毅
    • 学会等名
      理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 液体の高周波レオロジー:原理から応用まで2017

    • 著者名/発表者名
      山口毅
    • 学会等名
      日本材料学会第66期通常総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stress-Structure Coupling of Liquid 1-Alcohols2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi
    • 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] 3,7-ジメチル-1-オクタノールのドメイン構造ダイナミクスと粘弾性2017

    • 著者名/発表者名
      山口 毅,吉田亨次,山口敏男,齋藤真器名,瀬戸 誠
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 水のせん断応力と液体構造のカップリング2017

    • 著者名/発表者名
      山口 毅
    • 学会等名
      第40回溶液化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 直鎖アルカン・アルコールの粘弾性緩和:並進配向結合と不均一構造の効果2016

    • 著者名/発表者名
      山口毅
    • 学会等名
      第30回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(豊中市)
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 濃厚有機リチウム電解液のプレピーク構造:MD シミュレーションと中性子散乱による研究2016

    • 著者名/発表者名
      山口毅
    • 学会等名
      第39回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(つくば市)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-21  

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