ガラス転移の統一理論

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640467
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 小田垣 孝 九州大学, 理学部, 教授 (90214147)
• 研究分担者: 松井 淳 九州大学, 理学部, 助手 (10274424)
• キーワード: ガラス転移 / ノンガウシアニティー / トラッピングモデル / 回転緩和 / プラスティック結晶 / 位相空間の分離 / 分子動力学シミュレーション / 過冷却液体

研究概要

まず、従来のノンガウシアンパラメーターの定義を拡張し、振動数領域におけるノンガウシアンパラメーターの導入を行った。トラッピングモデルに基づいてその基礎的な解析を行った後、ソフトスフェアー系の遅い緩和の解析を行った。その結果、ガラス転移点以上のある温度においてダイナミックスに明確な変化が見られること、ガラス転移点近傍の遅い緩和は、デバイ緩和に従う領域の不均一な分布によるものではなく、全系の緩和そのものがデバイ緩和から外れていることを明らかにした。
ついで、ソフトスフェアー系のシミュレーションによって求められた広範な振動数-波数ベクトル領域における一般化された感受率の解析を行った。過冷却状態からガラス転移点近傍に至る温度領域において、ダイナミックスの特徴的な空間-時間スケールを求めた。さらに、二原子分子からなるソフトスフェアー系のシミュレーションを行い、回転緩和と並進緩和の分離過程を考察し、並進運動の方がよりストレッチされた緩和になることを示した。
さらに、確率模型を用いてプラスティック結晶の回転緩和の解析を行った。その結果、シアノアダマンタンで見られる回転ガラス転移が、構造ガラス転移におけるフォーゲル・ファルチャー温度に対応するという強い示唆を得た。
確率過程を用いたガラス転移の統一的描像を得るために、位相空間内における代表点のストキャスティックな運動を考察した。位相空間が二つの領域に分離され、それらの領域間の遷移の頻度の減少に伴い、熱力学量の異常が期待されることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Y. Terada: "Phase Diagram of Surfactant-Water System" Statistical Physics. 72-72 (1998)
• [文献書誌] J. Matsui: "Molecular-Dynamics Analysis of the Fast Process in Classical Liquid" Statistical Physics. 73-73 (1998)
• [文献書誌] T. Odagaki: "Theory of Stochastic Dynamics in Finite Random Media with an Oscillatory Boundary Condition" Statistical Physics. 171-174 (1998)
• [文献書誌] M. Kawasaki: "Theoretical Study of Boundary Perturbation Method for Transport Process in a random Medium" Statistical Physics. 192-192 (1998)
• [文献書誌] Y. Hara: "Non-Universal Critical Exponent of the Diffusion Coefficient for the Soft-Percolation Process" Statistical Physics. 200-200 (1998)
• [文献書誌] 小田垣孝: "ガラス転移の理論とシナリオ" 固体物理. 489-497 (1998)
• [文献書誌] T, Odagaki: "Properties of percolation clusters in a model granular system in two dimensions" J. Phy,: Condens. Matter. 10. 6447-6452 (1998)
• [文献書誌] T, Odagaki: "Particles in a gravitational field" Am J. Phys.66. 721-723 (1998)
• [文献書誌] J. Matsui: "The self-part of the generalizes susceptibility of a supercooled binary soft-sphere system" J. Non-Cryst. Solids. 235-237. 355-339 (1998)
• [文献書誌] T, Odagaki: "Dynamical characteristics of the vitrification process of supercoold liquids" J. Phy,: Condens. Matter. 10. 11491-11498 (1998)
• [文献書誌] T, Odagaki: "Non-Gaussianity in the Frequency Domain" AIP proceedings. (印刷中).
• [文献書誌] J. Matsui: "The frequncy and wave-number dependence of the generalized susceptibilityin a super-cooled fluid" AIP proceedings. (印刷中).
• [文献書誌] 小田垣孝: "熱力学および統計力学入門(上巻)(翻訳)" 吉岡書店, 310 (1998)