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ガラスの多階層ダイナミクスの横断解析―超大規模分子シミュレーション―

研究課題

研究課題/領域番号 26400428
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
研究機関大阪大学 (2016)
新潟大学 (2014-2015)

研究代表者

金 鋼  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20442527)

研究分担者 芝 隼人  東北大学, 金属材料研究所, 特任助教 (20549563)
研究協力者 川崎 猛史  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードガラス転移 / 過冷却液体 / 分子シミュレーション / 動的不均一性 / 低次元ランダム系 / ボンド切断法 / 熱振動 / 4点相関関数
研究成果の概要

液体が過冷却されアモルファス構造を凍結されるガラス転移について、その背後にある分子スケールから巨視的スケールにわたる多階層ダイナミクスを大規模分子シミュレーションによって明らかにした。特に、次元性に着目し2次元ガラスと3次元でどのように輸送特性が変わるのかを探ったところ、2次元ガラスは2次元結晶と同じ由来を持つ巨大熱ゆらぎを示すことを見出した。このこと、低次元ガラス系の緩和動力学を解析するには巨大な熱ゆらぎとガラス固有の構造再配置運動の分離する必要があることを示している。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (40件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Lane formation dynamics of oppositely self-driven binary particles: Effects of density and finite system size2017

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Ikeda, Kang Kim
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 号: 4 ページ: 044004-044004

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.044004

    • NAID

      210000134331

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Unveiling Dimensionality Dependence of Glassy Dynamics: 2D Infinite Fluctuation Eclipses Inherent Structural Relaxation2016

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shiba, Yasunori Yamada, Takeshi Kawasaki, Kang Kim
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 117 号: 24 ページ: 245701-245701

    • DOI

      10.1103/physrevlett.117.245701

    • NAID

      130006710842

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tuning Pairwise Potential Can Control the Fragility of Glass-Forming Liquids: From Tetrahedral Network to Isotropic Soft Sphere Models2016

    • 著者名/発表者名
      Misaki Ozawa, Kang Kim, Kunimasa Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2016 号: 7 ページ: 074002-074002

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/07/074002

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynamics in a tetrahedral network glassformer : Vibrations, network rearrangements, and diffusion2014

    • 著者名/発表者名
      川崎猛史, 金鋼, 小貫明
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 140 号: 18 ページ: 184502-184502

    • DOI

      10.1063/1.4873346

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Unveiling Dimensionality Dependence of Glassy Dynamics: 2D Infinite Fluctuation Eclipses Inherent Structural Relaxation2017

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shiba, Yasunori Yamada, Takeshi Kawasaki, Kang Kim
    • 学会等名
      International workshop on Glasses and Related Nonequilibrium Systems
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・大阪市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of time-scales that support violation or preservation of Stokes-Einstein relation in supercooled water2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kawasaki, Kang Kim
    • 学会等名
      International workshop on Glasses and Related Nonequilibrium Systems
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・大阪市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controlling fragility in an isotropic short-ranged pairwise potential: From network- to packing-type liquids2017

    • 著者名/発表者名
      Misaki Ozawa, Kang Kim, Kunimasa Miyazaki
    • 学会等名
      International workshop on Glasses and Related Nonequilibrium Systems
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・大阪市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 過冷却水における水素結合ネットワークダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      菊辻卓真, 金鋼, 松林伸幸
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ガラス動力学におけるゆらぎの次元依存性の解明:2次元系における無限Mermin-Wagnerゆらぎと固有緩和の分離2017

    • 著者名/発表者名
      芝隼人, 山田泰徳, 川崎猛史, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] social forceモデルによる自己駆動系のレーン形成現象:レーン幾何構造の詳細な解析2017

    • 著者名/発表者名
      池田光佑, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ガラス転移の遅いダイナミクス:分子動力学シミュレーションによる解析2016

    • 著者名/発表者名
      金鋼
    • 学会等名
      第20回分子シミュレーション夏の学校
    • 発表場所
      立山国際ホテル(富山県・富山市)
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] core-softenedポテンシャルにおける液液転移:構造、熱力学および動力学の異常性2016

    • 著者名/発表者名
      樋口沙希, 淡路大輔, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 非平衡自己駆動系における無秩序-レーン形成転移のシステムサイズ依存性2016

    • 著者名/発表者名
      池田光佑, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 対向する自己駆動系におけるレーン形成とその動的な転移の解明2016

    • 著者名/発表者名
      池田光佑, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会新潟支部第45回例会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県・新潟市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 対向する自己駆動粒子系におけるレーン形成とその動的な転移の解明2016

    • 著者名/発表者名
      池田光佑, 金鋼
    • 学会等名
      第22回交通流と自己駆動粒子系のシンポジウム
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 対向する自己駆動粒子系におけるレーン形成とその動的な転移の解明2016

    • 著者名/発表者名
      池田光佑, 金鋼
    • 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(大阪府・豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Lane formation dynamics of non-equilibrium self-driven particles2016

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Ikeda, Kang Kim
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Molecular Simulation
    • 発表場所
      上海(中国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Apparent Dimensionality Dependence of Glassy Dynamics: Infinite Growth of Acoustic Vibrations in Two Dimensions2016

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shiba
    • 学会等名
      CECAM workshop “Structure formation in soft colloids”
    • 発表場所
      ウィーン(オーストリア)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 対向する自己駆動系が示すレーン形成における輸送効率2016

    • 著者名/発表者名
      池田光佑, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ガラス物性の分子シミュレーション:微視的原理に基づくフラジリティの網羅的解明2016

    • 著者名/発表者名
      金鋼
    • 学会等名
      化学工学会第48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非平衡自己駆動系における無秩序-レーン形成転移2015

    • 著者名/発表者名
      池田光佑, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会新潟支部第44回例会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 2つの長さスケールをもつ球対称・単成分ポテンシャルの水的異常性2015

    • 著者名/発表者名
      樋口沙希, 淡路大輔, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会新潟支部第44回例会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 短距離古典MDにおける加速化手法の系統的構築:近接リスト-セル分割ハイブリッド法とその最適リスト半径・セルサイズ2015

    • 著者名/発表者名
      淡路大輔, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会新潟支部第44回例会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 構造ガラスのダイナミクスの次元依存性:動的 不均一性における短時間振動と長時間協調再配置の区別2015

    • 著者名/発表者名
      芝隼人, 川崎猛史, 金鋼
    • 学会等名
      第29回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 複雑流体の遅いダイナミクスに対する新規計算手法・解析手法の開発とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      金鋼
    • 学会等名
      第29回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 対向する自己駆動粒子系におけるレーン形成とその出現過程の解明2015

    • 著者名/発表者名
      池田光佑, 金鋼
    • 学会等名
      第29回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 2つの長さスケールをもつ球対称・単成分ポテンシャルの水的異常性2015

    • 著者名/発表者名
      樋口沙希, 淡路大輔, 金鋼
    • 学会等名
      第29回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 淡路大輔, 金鋼2015

    • 著者名/発表者名
      短距離古典MDにおける加速化手法の系統的構築:近接リスト-セル分割ハイブリッド法とその最適リスト半径・セルサイズ
    • 学会等名
      第29回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 液体と固体のはざまにあるガラスの科学2015

    • 著者名/発表者名
      金鋼
    • 学会等名
      金沢大学理学談話会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ガラス・過冷却液体の分子動力学シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      金鋼
    • 学会等名
      第9回分子シミュレーションスクール-基礎から応用まで-
    • 発表場所
      自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2015-10-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ガラスのフラジリティを制御できる2成分過冷却液体モデルの開発2015

    • 著者名/発表者名
      尾澤岬, 金鋼, 宮崎州正
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 対向する自己駆動粒子系におけるレーン形成とその出現過程の解明2015

    • 著者名/発表者名
      池田光佑, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Fermi-Jaglaポテンシャルにおける液液転移とダイナミクスの異常性2015

    • 著者名/発表者名
      樋口沙希, 淡路大輔, 金鋼
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 構造ガラスにおける動的不均一性の次元依存性2015

    • 著者名/発表者名
      芝隼人, 川崎猛史, 金鋼
    • 学会等名
      東大物性研短期研究会「ガラス転移と周辺分野の科学」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 年月日
      2015-08-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 四面体ネットワーク形成の制御がガラスのフラジリティを系統的に変化させる2015

    • 著者名/発表者名
      金鋼
    • 学会等名
      東大物性研短期研究会「ガラス転移と周辺分野の科学」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 短距離古典MDにおける高速化技法の再検討 :近接リスト法・セル法・ハイブリッド法2015

    • 著者名/発表者名
      淡路大輔, 金鋼
    • 学会等名
      東大物性研短期研究会「ガラス転移と周辺分野の科学」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Fermi-Jaglaポテンシャルにおける液液転移とダイナミクスの異常性2015

    • 著者名/発表者名
      樋口沙希, 淡路大輔, 金鋼
    • 学会等名
      東大物性研短期研究会「ガラス転移と周辺分野の科学」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] ガラス転移の遅いダイナミクスと動的不均一性: 多点相関関数による解析2015

    • 著者名/発表者名
      金鋼
    • 学会等名
      第18回理論化学討論会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2015-05-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Precise estimation of dynamic correlation lengths of structural glasses using large-scale molecular simulation2015

    • 著者名/発表者名
      H. Shiba, T. Kawasaki, K. Kim
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] フラジリティを系統的に制御できる過冷却液体モデルの提案2015

    • 著者名/発表者名
      尾澤岬, 金鋼, 宮崎州正
    • 学会等名
      第4回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-01-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 構造ガラスにおける動的相関長の大規模MD計算による精密定量化2015

    • 著者名/発表者名
      芝隼人, 川崎猛史, 金鋼
    • 学会等名
      第4回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-01-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ガラス転移におけるフラジリティと動的不均一性2014

    • 著者名/発表者名
      金鋼
    • 学会等名
      東京大学物性研究所計算物質化学センター第4回シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 過冷却水におけるStokes-Einstein則の破れに関する考察2014

    • 著者名/発表者名
      川崎猛史, 金鋼, 小貫明
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台市民会館
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 様々な過冷却液体におけるボンド結合破断ダイナミクスとフラジリティーの関係2014

    • 著者名/発表者名
      川崎猛史, 金鋼, 小貫明
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 2次元ガラスはどこまでもやわらかくなる スーパーコンピュータにより巨大な音波ゆらぎの存在を解明

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2016/12/press20161206-02.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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