| 研究課題/領域番号 |
23KJ0368
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
原 雄介 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-25 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2024年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2023年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | ジャミング転移 / 振動物性 / 粘弾性 / ガラス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
エマルジョン・コロイド・粉体などの粒子を高密度にすると流動性を失い固化する。こうした高密度系はジャム粒子系と呼ばれ、精力的に研究されてきた。特に、この20年程で、一種類の粒子からなるモデル系を対象にして、その基礎物理的な理解は大きく進展した。一方で、現実の系は様々な種類の粒子からなるが、こうした構成粒子の多様さがジャム粒子系に与える影響はほとんど理解されていない。本研究では、粒径の大きく異なる粒子を混合したモデル系に対する、数値・理論的研究を行い、ジャム粒子系に対する多成分性の影響の理解を試みる。
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| 研究実績の概要 |
エマルジョン・粉体・コロイド分散系などのジャム粒子系は低密度では液体のように容易に流動するが、高密度では有限の固さをもつ固体的な状態に変化する。この液体状態から固体状態への変化はジャミング転移と呼ばれる非平衡相転移の一つであり、ジャム粒子系に普遍的な現象である。この 20 年ほどで、同一サイズの粒子からなる系の研究が進められ、その理解は深化した。
一方で、現実の粒子にはサイズ分散が存在しているが、その性質はほとんど調べられていない。本研究では、サイズ分散の大きな二成分粒子系の相挙動及びその性質を調べた。
採用までの予備検討で、この系には従来の単成分モデル系には存在しなかった低周波振動が存在することが明らかになった。本年度は、この低周波振動の物理の解明を目指して研究を行った。まず、この低周波振動を特徴続ける構造量を特定するための数値計算を行った。その結果、コンタクト数が空間的に不均一に分布することが特異的な低周波振動の発生メカニズムであることを明らかにした。更に、この観察を元にして、振動状態密度の形状を説明する理論枠組みを構築することに成功した。以上の結果について論文投稿中である。
また、本年度はマイクロレオロジーについての研究も行った。この手法はプローブ粒子を用いた粘弾性測定手法であり、従来的なマクロレオロジーと比べて幅広い帯域の粘弾性測定が可能である。往々にして、用いられるプローブ粒子のサイズは注目する系の粒子よりも大きいため、二成分系の研究知見が活きると考えた。この研究では、マイクロレオロジー測定について理論的な計算枠組みを構築した。更に、開発した理論枠組みを用いて、実験測定で得られるエマルジョンの粘弾性スペクトルを定量的なレベルで再現することに成功した。理論計算の枠組みについては、既に論文を出版しており、実験測定との比較については現在論文投稿中である。
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