| 研究課題/領域番号 |
16H04034
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
宮崎 州正 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (40449913)
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| 研究分担者 |
池田 昌司 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (00731556)
川崎 猛史 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (10760978)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ガラス転移 / 物性基礎論 / 化学物理 / レオロジー |
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| 研究実績の概要 |
(1)ガラス転移のフラジリティの物理的起源は明らかにするべく、我々は、粒子間相互作用の一つのパラメータのみをコントロールすることで、最もフラジリティの小さいシリカ的ガラスと、最もフラジリティが大きいソフトコアガラスをシームレスに繋ぐことができる単純液体モデルを考案し、その数値解析を行った。その結果、フラジリティと、緩和指数、構造、比熱、Stokes-Einstein則の破れとの相関を明らかにした。
(2)我々はDF理論の代表的なモデルであるFredrickson-Andersen(FA)模型を、ランダムな不純物が付加されたベーテ格子上での解析をさらに推し進め、多体相関関数を理論的、数値的に解析することでこのランダムピニングFA模型の動的不均一性の性質を明らかにした。
(3)アモルファス系の低周波振動特性は，ガラス転移やジャミング転移の物理の根幹と深く関係している．我々は，粒子直径が周期的に変動させた高密度粒子系における弾性応答について調べた結果，粒径振動の周波数に応じて，得られる各粒子の変位場の応答が，基準振動解析で得られる振動モードの固有ベクトルと高い相関をもつことが分かった．今回の測定は，通常の分子動力学法をごく短時間解くだけで済むため計算コストが抑えられる。このため，非常に大きな系での振動特性の計算が可能となり，アモルファス系特有の低周波数領域における局在モード等の理解に繋がることが期待される。
(4)周期剪断下にある粒子系に対する剪断振幅を増大させると，粒子軌道は可逆軌道から不可逆軌道へと変化する。特に希薄な系の場合，不可逆軌道を示す粒子数は剪断振幅に対して臨界点を境に連続的に増大する非平衡相転移（吸収状態転移の一種）が発見されている。ところが，高密度系での振舞いは余り理解されていなかった．我々は高密度系での上記問題を分子動力学法により取り組んだ結果，降伏現象を起源とする，不連続型の吸収状態転移を発見した。
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| 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
ガラス転移、ジャミング転移の平均場理論の研究はこの数年で急激に進んでいるが、我々の研究は、理論研究を有限次元のシミュレーションで検証することに成功しているほか、平均場理論の枠組みでは捉えられない、多様なダイナミクスを明らかにしたものであり、多角的にガラス転移、ジャミング転移の基礎的理解に資する点で、本研究課題の主目的に沿った研究が着実に進んでいると考える。更にこれらの関連研究として、自己駆動する粒子を用いた高密度分散系（アモルファス系）の振動特性や、高密度分散系の粒子軌道に関する非平衡相転移について次年度への発展につながる重要な結果が得られている。
一方で、非平衡ガラス系の研究の検討に際し、その準備的研究のためガラス転移点よりも低密度、高温における同一モデルの液体状態の統計力学的な性質を同定した結果、当初の予測に反し、非自明かつ新規な現象を示唆する結果が得られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
我々は、(1)非平衡、(2)非一様、(3)非従来型のなガラス転移の解明を目指している。非従来型の研究について予測した成果が得られているが、非平衡ガラス系の研究については、ガラス転移点よりもはるかに低密度側の通常の流動層においてすら、非自明な結果を得ている。今後は、この系をガラス転移近傍にこだわらず、まず非平衡の理想的なモデル系として、その揺らぎの性質の精査をする。また、その拡張として非平衡モデルとして多くの蓄積があるアクティブマター系の揺らぎやガラス転移についても解析を開始する。非従来型、非一様型のガラス転移については、前者については動的不均一性の解析、後者については超低温におけるエントロピーの異常とダイナミクスについての解析を行う予定である。
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