|
ガラス転移とは融解温度以下で分子がランダムな配置のまま運動が凍結してしまう現象であり，金属，高分子，分子性など様々な物質で共通して見られる．ガラスの最も顕著な性質は，液体と酷似した構造をしているにもかかわらず，粘性係数や構造緩和時間が温度の低下とともに急激に増大し，その緩和動力学が極めて緩慢になることである．緩和動力学の温度依存性には物質や化学組成による違いが大きく分けて2種類に分類されることが明らかになっている．ひとつはアレニウスの式にしたがう物質で4配位ネットワーク構造を保持するシリカガラスなどである．もう一方で，o-terphenylのようなファンデルワールス力など相互作用が等方的な分子性液体では特に低温でアレニウス挙動に従わず超アレニウス挙動を示すことがわかっている．また，これまで多くの研究から液体では各分子は個別的に動いていたのとは異なり，ガラスでは分子の動きやすい領域と動きにくい領域が共存しその動的に相関する領域内で分子が協調的に運動していることがこれまでの研究によって見出され，「動的不均一性」という概念が提案されるに至りガラス研究の中心的な概念のひとつとなっている．本研究では，緩和動力学のアレニウス挙動か超アレニウス挙動かの分類を動的不均一性の観点から系統的に検証することを目指した．特に本年度では，アレニウス挙動を示すシリカガラスモデルの分子シミュレーションを主におこない，どのようにアレニウス挙動がもたらされているのかを解析した．その結果，ガラス状態で十分に発達する4配位ネットワーク構造が動的不均一性の発生を決定していることを見出した．これにより，配位数が多い分子性液体が示す超アレニウス挙動との違いを明確化することができ，動的不均一性の発生メカニズムについて新しい知見をもたらしている．
|
