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ガラス形成物質における非平衡緩和機構の解明

公募研究

研究領域非平衡ソフトマター物理学の創成に関する総括研究
研究課題/領域番号 21015026
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関立命館大学

研究代表者

深尾 浩次  立命館大学, 理工学部, 教授 (50189908)

研究分担者 中村 健二  立命館大学, 理工学部, 助教 (00511693)
研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
2010年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2009年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
キーワード高分子ガラス / 非平衡緩和 / エイジング現象 / 誘電率 / α過程 / 超薄膜 / アノマリー / エイジング / ガラス転移 / 記憶効果 / 誘電緩和測定 / 電気容量 / 揺動散逸定理
研究概要

ソフトマターの非平衡構造とダイナミクスの解明を目標として、高分子ガラスでのエイジング現象の解明が本研究の主題である。薄膜におけるガラス転移温度の低下には、α過程のダイナミクスが薄膜で速くなることに関係すると考えられ、エイジングダイナミクスもまた、膜厚に依存すると期待されている。今年度はこのエイジングダイナミクスの詳細を明らかにするため、ポリ2-クロロスチレン(P2CS)超薄膜におけるエイジングダイナミクスの誘電緩和測定を昨年度に引き続き行った。測定はガラス転移温度以上で熱履歴を消去したのち、エイジング温度T_aまで降温し、等温エイジングを行う、その後、室温まで降温させる。その結果、通常の等温エイジングでは、誘電率虚数部ε"は単調減少するが、膜厚3.7nmの超薄膜でε"の増加というアノマリーが観測された。さらに、T_a=348K、d=3.7nmの薄膜ではエイジング時間に対して、ε"は極大を持つことが明らかとなった。これはε"のエイジング時間依存性が膜厚とエイジング温度に依存し、また、競合する2つのタイムスケールがあることを示す。誘電緩和測定によるセグメント運動のダイナミクスの観測によると、α過程に対応するピーク強度は膜厚が減少すると小さくなる。さらに、d=3.7nmでは320K付近に表面,界面に近い液体的な層でのセグメント運動の寄与によるもう1つのピークα_1過程が見られる。詳細な比較により、超薄膜の等温エイジングにおけるε"の増加は、α_1過程と関係していることが明らかとなった。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Glass transition and thermal expansivity in silica-polystyrene nanocomposites2011

    • 著者名/発表者名
      M.Mizuno, K.Nakamura, T.Konishi, K.Fukao
    • 雑誌名

      J.Non-Cryst.Solids

      巻: 357 ページ: 594-597

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Glass transition and dynamics of single and stacked thin films of poly(2-chlorostyrene)2010

    • 著者名/発表者名
      K.Fukao, Y.Oda, K.Nakamura, D.Tahara
    • 雑誌名

      Eur.Phys.J.Special Topics

      巻: 189 ページ: 165-171

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous increase in dielectric susceptibility during isothermal aging of ultrathin polymer films2010

    • 著者名/発表者名
      D.Tahara, K.Fukao
    • 雑誌名

      Phys.Rev.E

      巻: 82

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dielectric relaxation behavior of polymerized inoic liquid2010

    • 著者名/発表者名
      K.Nakamura, T.Saiwaki, K.Fukao
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 43 ページ: 6092-6098

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of new treatment methods for "reading" of the complex capacitance : A quantitative description of the aging phenomenon in polymer glasses2010

    • 著者名/発表者名
      R.R.Nigmatullin, H.Nakanishi, Qui Tran-Cong-Miyata, D.Tahara, K.Fukao
    • 雑誌名

      Nonlinear Sci.Numer.Simulat.

      巻: 15 ページ: 1286-1307

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of new treatment methods for 'reading" of the complex capacitance : A quantitative description of the aging phenomen on in polymer glasses2010

    • 著者名/発表者名
      R.R.Nigmatullin, H.Nakanishi, Qui Tran-Cong-Miyata, D.Tahara, K.Fukao
    • 雑誌名

      Commun.Nonlinear Sci.Numer.Simulat. 15

      ページ: 1286-1307

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematic Dielectric and NMR Study of the Ionic Liquid 1-alkyl-3-Methyl Imidazolium2010

    • 著者名/発表者名
      K.Nakamura, T.Shikata
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Chem. 11

      ページ: 285-294

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aging Dynamics in the Polymer Glass of Poly(2-chlorostyrene): Dielectric Susceptibility and Volume2009

    • 著者名/発表者名
      K.Fukao, D.Tahara
    • 雑誌名

      Physical Review E 80

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Glass transition dynamics of single and stacked thin films of polymers2010

    • 著者名/発表者名
      Koji Fukao, Yuto Oda, Kenji Nakamura, Daisuke Tahara
    • 学会等名
      6th International Conference on Broadband Dielectric Spectroscopy and its Applications
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      2010-09-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Glass transition dynamics of stacked thin polymer films2010

    • 著者名/発表者名
      Koji Fukao, Yuto Oda, Kenji Nakamura, Daisuke Tahara
    • 学会等名
      5th Pacific Rim Conference on Rheology
    • 発表場所
      Hokkaido Univ., Sapporo, Japan
    • 年月日
      2010-08-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Glass Transition and Dynamics of Stacked Thin Polymer Films2010

    • 著者名/発表者名
      K Fukao, Y.Oda, T.Terasawa, K.Nakamura, D.Tahara
    • 学会等名
      4-th International Workshop on Dynamics in Confinement
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2010-03-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 延伸ポリイソプレンのガラス状態における服屈折とエイジング効果III2009

    • 著者名/発表者名
      田中康裕、荒木剛彦、八尾晴彦、深尾浩次、宮本嘉久、猿山靖夫
    • 学会等名
      第58回高分子討論会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2009-09-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ポリ2-クロロスチレン薄膜の電気容量測定2009

    • 著者名/発表者名
      田原大輔、深尾浩次
    • 学会等名
      第58回高分子討論会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2009-09-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ポリブチレンテレフタレートのガラス結晶化過程の構造変化についてII2009

    • 著者名/発表者名
      小西隆士、深尾浩次、宮本嘉久
    • 学会等名
      第58回高分子討論会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2009-09-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 高分子積層薄膜のガラス転移とダイナミクス2009

    • 著者名/発表者名
      深尾浩次、織田勇斗、中村健二、田原大輔
    • 学会等名
      第58回高分子討論会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2009-09-16
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ポリスチレン-シリカナノコンポジットのガラス転移2009

    • 著者名/発表者名
      水野誠、津田旭彦、中村健二、小西隆士、深尾浩次
    • 学会等名
      第58回高分子討論会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2009-09-16
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 高分子化イオン液体薄膜の誘電緩和ダイナミクス2009

    • 著者名/発表者名
      中村健二、深尾浩次
    • 学会等名
      第58回高分子討論会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2009-09-16
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Glass Transition and Dynamics of Stacked Thin Polymer Films2009

    • 著者名/発表者名
      深尾浩次, 織田勇斗, 中村健二, 田原大輔
    • 学会等名
      6th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 年月日
      2009-09-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] 高分子の物理(改訂新版)2010

    • 著者名/発表者名
      深尾浩次, 宮本嘉久, 田口健, 中村健二共訳, G.R.Strobl著
    • 総ページ数
      503
    • 出版者
      シュプリンガー・ジャパン
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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