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2015 年度 実績報告書

非平衡開放系の伝搬性相分離から形成される銀・アンチモン時空間パターンのモデル化

研究課題

研究課題/領域番号 25610106
研究機関宇部工業高等専門学校

研究代表者

長峯 祐子  宇部工業高等専門学校, 制御情報工学科, 准教授 (50344049)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード非平衡開放系 / 相分離 / 銀 / アンチモン / 時空間パターン / モデル化 / 数値シミュレーション
研究実績の概要

従来、振動反応に伴う時空間パターンは、反応拡散メカニズムで説明されてきた。近年発見された、電極表面上に発生する銀とアンチモンで形成される時空間パターンは、白い縞は銀リッチで、黒い縞は酸化アンチモンリッチになっており、物質の濃度の違う2相が縞を形成して伝搬することで、時空間パターンが形成されている。この現象は従来の反応拡散メカニズムでは説明できない。そこで本研究では、非平衡開放系で生じる「伝搬するパターンを誘起する相分離(異種物質間の空間的な分離)」としてこの現象を捉え、モデルを構築し、数値シミュレーションによりモデルの妥当性を確認することを目的としている。
銀は導体で、酸化アンチモンは絶縁体であるため、電極表面上の銀とアンチモンの時空間パターンの基本モデルとして「定電場が印可された、導体絶縁体混合系」を仮定し、Onsagerの変分原理とCahn-Hilliard方程式を組み合わせた独自のモデルを、前々年度導出した。その結果、定電流モードで相分離が誘起されることがわかった。
さらに前年度では、その、「定電流モードでの相分離」の数値シミュレーションの結果を、細かく調査するため、導体絶縁体混合系における、導体及び絶縁体の濃度比や、各物理定数(導体及び絶縁体の抵抗率比、電極に印加される定電流値など)を変化させて数値シミュレーションし、相分離の傾向を調べた。その結果、導体・絶縁体の相分離では、絶縁体濃度がゼロになる箇所を形成して相分離する傾向があることがわかった。
今年度は、これまでに構築したモデルにおいて、さらに絶縁体に荷電が付加されていることを仮定して、数値シミュレーションを行い、荷電が相分離を抑える傾向をもつことがわかった。また、今年度においては、これまでに得られた結果をまとめた2つの英語論文のうち、1本を海外雑誌に既に投稿しており、現在、査読者との意見交換を行っている。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [学会発表] Simulation for Phase Separation between Conductive and Insulative Materials under the Constant Current Mode: Dependence on Parameters2016

    • 著者名/発表者名
      Yuko Nagamine
    • 学会等名
      An Interdisciplinary Workshop between Nonlinear Science and The Study of Time
    • 発表場所
      山口大学(山口県・宇部市)
    • 年月日
      2016-03-25 – 2016-03-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristic of Phase-Separation between Conductive and Insulative Materials under the Constant Current Mode: Modeling for Ag and Sb Spatiotemporal Patterns on the Electrode Surface2015

    • 著者名/発表者名
      Yuko Nagamine
    • 学会等名
      SFS2015: International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-08-21
    • 国際学会
  • [備考] 長峯祐子の科学研究費のホームページ

    • URL

      http://www2.ube-k.ac.jp/nagamine/

  • [学会・シンポジウム開催] An Interdisciplinary Workshop between Nonlinear Science and The Study of Time2016

    • 発表場所
      山口大学(山口県・宇部市)
    • 年月日
      2016-03-25 – 2016-03-26

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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