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2017 年度 実績報告書

ジャムドマターの非ガウスゆらぎとレオロジー

研究課題

研究課題/領域番号 16H04025
研究機関京都大学

研究代表者

早川 尚男  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (90222223)

研究分担者 川崎 猛史  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (10760978)
齊藤 国靖  東北大学, 数理科学連携研究センター, 准教授 (10775753)
大槻 道夫  島根大学, 総合理工学研究科, 講師 (30456751)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードジャミング / シアシックニング / レオロジー / 非ガウスゆらぎ
研究実績の概要

2017度は4回研究メンバー全員が集まった研究成果発表会を開き、そのうちの一回はアメリカのO'Hern教授を招いた国際会議形式を取り、本研究課題を推進した。
出版論文は13(謝辞記載有りは11)であり、投稿中のプレプリントは4本である。これらの数は昨年並であるが、High Impact Factorへの発表論文が2つあり、そのうちの1本は日経新聞をはじめとした各種メディアに大いに取り上げられて注目された。国際会議の招待講演は5件(全て海外)、国内の招待講演は5件であった。
主な研究成果として(1)シアシックニングの運動論をある程度濃いサスペンションへの適用の成功, (2) ジャミング点近傍でのサスペンションレオロジーの理論の発展、(3) シアジャム状態のプロトコル依存性の明示とシアシックニングとの関係の明示、(4)粘着性粉体のレオロジー;特に凝集不安定性、(5)粉体パイルの緩和 (6) パッキングへの摩擦のサイズ分布の影響、(7)剪断粉体系での異方的なエネルギースペクトルの緩和、 (8)摩擦のある粉体ジャム系でのシアモディラスの不連続な変化等を明らかにした事等が挙げられる。その他、非ガウスゆらぎの量子系への適用、幾何学的位相がある場合に非断熱的効果によってOnsager関係式が破れる事にも成果を挙げている。
その他、現在研究が進展中でかつ論文執筆準備中の研究内容は非ガウスノイズの影響を受けた多体問題と2体有効相互作用に関する理論的研究、粉体環境中のトレーサー粒子間に働く有効相互作用、摩擦のある系のシアシックニングの理論等である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

概要に記載した通り、成果は順調に上がっているだけでなく、参加メンバー間の連絡は緊密に行われている。一方で非ガウスゆらぎに関連した研究は量子系の論文を発表した後、スタックした状態になっており、また全般的にも予想を超える驚くような大発見は出ていないのも事実である。

今後の研究の推進方策

2018年度での大きな予定は研究代表者が中心になって2週間程度の滞在型国際研究集会を京大基研で開く事である。勿論、研究分担者も全員集まって研究上の議論を行う予定である。更に10月末にも2日間の予定で小規模な国際研究集会を開く予定である。その他にメンバーのみを集めた研究連絡会を2回程行う予定である。
具体的な研究内容については、摩擦のある系の不連続シアシックニングの理論の構成を目指す事、3次元系の大規模なシミュレーションからパーコレーションとシアジャミングの関係を明らかにする事、粉体環境中におかれた物体間に働く有効相互作用の理論を構築する事等が目標となる。

備考

本研究課題に関する活動、成果(含公刊論文、プレプリント、発表、研究連絡会、アウトリーチ)等を全て網羅的に掲載している。

  • 研究成果

    (46件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 10件、 招待講演 10件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Universidad de Extremadura(Spain)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Universidad de Extremadura
  • [国際共同研究] Univ. Grenoble Alpes(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Univ. Grenoble Alpes
  • [国際共同研究] University of Twente/Delft University of Technology(Netherlands)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      University of Twente/Delft University of Technology
  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology, Guwahati(India)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Indian Institute of Technology, Guwahati
  • [雑誌論文] Rheology of dilute cohesive granular gases2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Takada and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 97 ページ: 042902/1-13

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevE.97.042902

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isolating long-wavelength fluctuation from the structural relaxation in two-dimensional glass: cage-relative displacement2018

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shiba, Peter Keim, Takeshi Kawasaki
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 30 ページ: 094004/1-9

    • DOI

      doi.org/10.1088/1361-648X/aaa8b8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Relaxation Dynamics of a Granular Pile on a Vertically Vibrating Plate2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Tsuji, Michio Otsuki, and Hiroaki Katsuragi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 120 ページ: 128001/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.120.128001

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kinetic theory of shear thickening for a moderately dense gas-solid suspension: From discontinuous thickening to continuous thickening2017

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa, Satoshi Takada, and Vicente Garzo
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 96 ページ: 042903/1-24

    • DOI

      DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevE.96.042903

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The effect of microscopic friction and size distributions on conditional probability distributions in soft particle packings2017

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh, Vanessa Magnanimo and Stefan Luding
    • 雑誌名

      Computational Particle Mechanics

      巻: 4 ページ: 409-417

    • DOI

      DOI 10.1007/s40571-016-0138-z

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Geometric fluctuation theorem for a spin-boson system2017

    • 著者名/発表者名
      Kota L. Watanabe and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 96 ページ: 022118/1-11

    • DOI

      DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevE.96.022118

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 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 and Kang Kim
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 3 ページ: e1700399/1-7

    • DOI

      DOI: 10.1126/sciadv.1700399

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anisotropic decay of the energy spectrum in two-dimensional dense granular flows2017

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh and Hideyuki Mizuno
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 96 ページ: 012903/1-12

    • DOI

      DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevE.96.012903

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A microscopic theory for discontinuous shear thickening of frictional granular materials2017

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 140 ページ: 03063/1-4

    • DOI

      DOIhttps://doi.org/10.1051/epjconf/201714003063

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stochastic model for the micromechanics of jammed granular materials: experimental studies and numerical simulations2017

    • 著者名/発表者名
      Mathias Tolomeo, Kuniyasu Saitoh, Combe Gael, Stefan Luding, Vanessa Magnanimo, Vincent Richefeu, and Gioacchino Viggiani
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 140 ページ: 02021/1-4

    • DOI

      DOIhttps://doi.org/10.1051/epjconf/201714002021

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Kinetic theory of discontinuous shear thickening2017

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa and Satoshi Takada
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 140 ページ: 09003/1-4

    • DOI

      DOI https://doi.org/10.1051/epjconf/201714009003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Discontinuous change of shear modulus for frictional jammed granular materials2017

    • 著者名/発表者名
      Michio Otsuki and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 ページ: 062902/1-9

    • DOI

      DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevE.95.062902

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-Gaussianity in a quasiclassical electronic circuit2017

    • 著者名/発表者名
      Takafumi J. Suzuki and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 ページ: 205412/1-11

    • DOI

      DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.205412

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Statistical mechanical theory of dense non-Brownian suspensions2018

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa and Koshiro Suzuki
    • 学会等名
      Mini-symposium on "Packings and flows of dense granular materials" at Yale
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Protocol dependent shear jamming of granular materials under oscillatory shear2018

    • 著者名/発表者名
      Michio Otsuki and Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      Mini-symposium on "Packings and flows of dense granular materials" at Yale
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shear jamming of frictional grains under oscillatory shear2018

    • 著者名/発表者名
      Michio Otsuki and Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      APS March meeting at Los Angels (March 5-9, 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Theory for the rheology of dense non-Brownian suspensions: divergence of viscosities and μ-J rheology2018

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa and Koshiro Suzuki
    • 学会等名
      APS March meeting at Los Angels (March 5-9, 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] ジャミング転移点近傍で見られる様々なタイプの可逆・不可逆粒子軌道転移2018

    • 著者名/発表者名
      永澤謙太郎、宮崎州正、川崎猛史
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会(2018) 東京理科大野田キャンパス(3月22日~25日)
  • [学会発表] ソフト粒子系のコルモゴロフ流におけるシェアバンド形成と非局所性2018

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖、Brian P. Tighe
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会(2018) 東京理科大野田キャンパス(3月22日~25日)
  • [学会発表] 非ブラウン的サスペンションの非平衡理論 :粘性率の発散とμ -J レオロジー2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木功至郎、早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会(2018) 東京理科大野田キャンパス(3月22日~25日)
  • [学会発表] 粉体流中の2円盤の引力・斥力相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      田邊章洋、西森拓、早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会(2018) 東京理科大野田キャンパス(3月22日~25日)
  • [学会発表] 非平衡系における2体有効引力の理論: 粉体系を例として2018

    • 著者名/発表者名
      早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会(2018) 東京理科大野田キャンパス(3月22日~25日)
  • [学会発表] 3次元粉体系の抵抗則II2018

    • 著者名/発表者名
      Sonu Kumar, K. Anki Reddy, 髙田智史, 早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会(2018) 東京理科大野田キャンパス(3月22日~25日)
  • [学会発表] サスペンションの統計力学と非平衡相転移2018

    • 著者名/発表者名
      早川尚男
    • 学会等名
      「自然科学における階層と全体」シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] シアシックニングの運動論2018

    • 著者名/発表者名
      早川尚男
    • 学会等名
      輸送理論と生体医用光学
    • 招待講演
  • [学会発表] Kinetic theory of shear thickening of suspensions2017

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      The 4th East Asia Joint seminar on statistical physics (Kaohsiung, Taiwan)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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
      Annual Meeting of the European Molecular Liquid Group 2017 (EMLG 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Statistical mechanics of assembly of particles activated by non-Gaussian noise2017

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      "Large Deviation Theory in Statistical Physics: Recent Advances and Future Challenges"(Bangalore, India)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Statistical Mechanical Theory of the Rheology of Suspensions: .The Divergence of Viscosities and Shear Thickening2017

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      2nd Granular Flow workshop at Huaxi Hotel in Guiyang, China on the 21st-24th of August, 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A microscopic theory for discontinuous shear thickening of frictional granular materials2017

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh and Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      Powders & Grains 2017, The Corum, Montpellier, France, 3-7 July, 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Kinetic Theory of Discontinuous Shear Thickening2017

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa and Satoshi Takada
    • 学会等名
      Powders & Grains 2017, The Corum, Montpellier, France, 3-7 July, 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] ジャミング転移点近傍で見られる様々なタイプの可逆・不可逆粒子軌道転移2017

    • 著者名/発表者名
      川崎猛史
    • 学会等名
      鳥取非線形研究会2017
  • [学会発表] 過冷却水はなぜドロドロになるのか?: Stokes-Einstein 則の破れのメカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      川崎猛史 , 金 鋼
    • 学会等名
      分子シミュレーション討論会
  • [学会発表] 高密度分散系における様々なタイプの可逆・不可逆粒子軌道転移2017

    • 著者名/発表者名
      川崎猛史
    • 学会等名
      第7回ソフトマター研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] サスペンションレオロジーの統計力学:粘性率、圧力の発散とシアシックニング2017

    • 著者名/発表者名
      早川尚男
    • 学会等名
      第22回久保記念シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子動力学法による粉体中の音波の解析2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖
    • 学会等名
      第7回計算統計物理学研究会
  • [学会発表] 分子動力学法による紛体中の音波伝搬の解析2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会(岩手大学)
  • [学会発表] 摩擦のある粉体の微視的理論と不連続シェアシックニング2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖,早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会(岩手大学)
  • [学会発表] 有限濃度気体のシアシックニングの運動論:不連続転移から連続転移へ2017

    • 著者名/発表者名
      早川尚男, 髙田智史, Vicente Garzo
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会(岩手大学)
  • [学会発表] 周期剪断を受けた摩擦粒子系におけるシア・ジャミング2017

    • 著者名/発表者名
      大槻道夫、早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会(岩手大学)
  • [学会発表] 粉粒体レオロジーの数値的および理論的研究2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖
    • 学会等名
      2017年度 第1回 『計算粉体力学研究会』(同志社大学)7月25日
    • 招待講演
  • [備考] kakenhi2016b ジャムドマターの非ガウスゆらぎとレオロジー

    • URL

      https://sites.google.com/site/kakenhi2016b/

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公開日: 2018-12-17  

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