非晶合金の構造とダイナミックス

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01540294
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 樋渡 保秋 金沢大学, 理学部, 教授 (20019491)
• キーワード: ガラス転移点近傍のダイナミックス / 二元合金過冷液体のダイナミックス / 液体の密度緩和 / ノンガウシアンパラメ-タの異常性 / ジャンプ拡散 / トラッピング拡散モデル / 液体の2体分布関数の理論 / 近距離相互作用と相分離

研究概要

1.ガラス転移点近傍のダイナミックスの異常性 液体の密度の揺らぎの緩和時間はガラス転移点に近づくにつれて非常に長くなる。このような緩和時間の異常性(dynamical slowing down)にともなって、転移点近傍で動的な物性に異常が現れる。我々は簡単な二元合金モデルを用いて長時間分子動力学シミュレ-ションを行う事から過冷液体のslow dynamicsや動的構造およびガラス転移のミクロな機構について考察した。主な結果は、(1)高過冷液体では密度緩和(自己相関関数)がいわゆる引き延ばされた指数関数となる。(2)原子の自己拡散は主としてジャンプ運動による。これらは主に、単原子のジャンプ運動によるものではなく数個ないしは数十個の近傍の原子が連なって協力的に起こる。(3)ノンガウシアンパラメ-タの極大値が通常の液体のそれに比して異常に大きく大きくなる。このことからも原子拡散が単純なブラン運動から予測されるものと大きく異なることが分かる。(4)ノンガウシアンパラメ-タの極大値とその時の時間の値の積とからガラス転移点を見積もる事が出来る。この方法の最大の長所は転移点が中間時間領域の情報から求められることにある。従って、従来の拡散係数などの温度依存性から求める方法では避けられない困難な問題(拡散係数を求めるには長時間の情報を必要とする)が回避できる。(5)(1)で述べた指数の値は温度(密度)の値によって単調に変化する。従って、これはモ-ド結合理論の結果と異なる。
2.ガラス転移点近傍のslow dynamicsの理論 トラッピング拡散モデルを用いて過冷液体中の原子拡散の理論的考察を行った。
3.過冷液体の2体分布関数の理論 2体分布関数の積分方程式の近似精度をあげることから、液体はもとより過冷液体、ガラス状態の熱力学的諸性質が従来の近似理論よりもはるかに高い精度での計算が可能となった。これを用いて近距離相互作用(斥力)の型と二成分系の相分離傾向の関係について興味ある結果を得た。

研究成果

• [文献書誌] T.Odagaki and Y.Hiwatari: "“GaussianーtoーnonーGaussian Transition in Supercooled Fluids"" Phys.Rev. A43. 1103-1106 (1991)
• [文献書誌] Y.Hiyatari,H.Miyagawa and T.Odagaki: "“Dynamical Singularities near the LiquidーGlass Transition:Theory and Molecular Dynamics Study"" Solid State Ionics. 47. 179-222 (1991)
• [文献書誌] 樋渡 保秋,宮川 博夫,小田 垣孝: "“ガラス転移の疑似動的臨界現象"" 日本物理学会誌. 46. 90-97 (1991)
• [文献書誌] J.Takashima,M.Takasu and Y.Hiwatari: "“Equilibrium Properties of a Charged Polymer Chain with Short Range Interactions:TwoーDimensional Monte Carlo Studies"" Mol.Simulation. 6. 199-220 (1991)
• [文献書誌] M.Takasu,K.Uehara,T.Muranaka and Y.Hiwatari: "“Molecular Dynamics Study of PdH_x System"" Proc.Int.Workshop on Computational Materials Science,NRIM,Tsukuba,Aug.23ー24. 203-206 (1990)
• [文献書誌] T.Odagaki and Y.Hiwatari: "“Residence Time Distribution of a Tracer Atom in Supercooled Fluids"" J.Phys.:Condens.Matter. 3. 5191-5194 (1991)
• [文献書誌] H.Miyagawa,Y.Hiwatari and S.Itoh: "“MolecularーDynamics Study for the Glass Transition in LiI"" Prog.Theor.Phys.,Supplement. 103. 47-60 (1991)
• [文献書誌] Y.Hiwatari,H.Miyagawa,T.Muranaka and K.Uehara: "“MolecularーDynamics Study of Highly Supercooled Liquids:Dynamical Singularities near the LiquidーGlass Transition"" Proc.Tohwa University International Symposium on Slow Dynamics in Condensed Matter,edited by M.Tokuyama(AIP,New York). (1992)
• [文献書誌] T.Odagaki and Y.Hiwatari: "“Stochastic Dynamics in a supercooled Fluid"" Proc.Tohwa University International Symposium on Slow Dynamics in Condensed Matter,edited by M.Tokuyama(AIP,New York). (1992)
• [文献書誌] S.Kambayashi and Y.Hiwatari: "“Instability and Phase Separation of a Binary Mixture:The role of ShortーRange Repulsion and CoreーSize Ratio"" Phys.Rev.A. (1992)
• [文献書誌] J.Habasaki,I.Okada and Y.Hiwatari: "A Molecular Dynamics Study for Lithium Metasilicate:Liquid and Quenched Supercooled States"" Mol.Simulation. (1992)
• [文献書誌] H.Miyagawa and Y.Hiwatari: "“MolecularーDynamics Study of the Glass Transition in a Binary Softーsphere Model"" Phys.Rev. A44. 8278-8288 (1991)
• [文献書誌] T.Odagaki and Y.Hiwatari: "“Apparent Subdiffusive Properties of a Supercooled Fluid"" Phys.Rev.A. (1992)