| 研究課題/領域番号 |
26310205
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
西浦 廉政 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (00131277)
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| 研究分担者 |
阿尻 雅文 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (60182995)
平岡 裕章 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (10432709)
平田 秋彦 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (90350488)
中村 壮伸 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (10642324)
小布施 祈織 岡山大学, 大学院環境生命科学研究科, 助教 (90633967)
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| 研究期間 (年度) |
2014-07-18 – 2018-03-31
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| キーワード | 計算ホモロジー / マルチスケール / 自己組織化 / アモルフォス / ソフトセラミクス |
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| 研究実績の概要 |
成果１．パーシステントホモロジーによるシリカガラスの構造解明（その２）：前年度の成果により得られたトポロジー的観点からみたガラス状態の定義、すなわちパーシステントダイアグラム(PD)におけるデータ分布の次元による判定法をそのMDモデルに対し適用し、さらに圧力を加えた時の、PDの変化を調べることにより、エラスティック変形とPD図との対応が解明できた。 これについてはNanotechnology に論文を掲載した。
成果２．パーシステントホモロジーによる金属ガラスの構造解明（その１）: シリカガラスに適用したPDの手法をよりdensely packed な系である金属ガラス、ここではCu-Zrを例にとり解析した。ガラス状態を呈する比率のときにシリカガラスとは異なる階層的クラスター状態がPDに出現した。これはPDが様々なガラス状態を識別できる記述子となることを示唆している重要な結果である。この成果は論文として投稿済みである。
成果３．ソフトセラミクスの基礎方程式の導出(その２): 前年度はMPS（粒子法）やDEM (個別要素法)等による個別粒子を取り扱う手法から、粒子の凝集、分散を確率的過程と捉え、クラスター集合における確率微分方程式の手法に切り替え、ソフトセラミクスのモデル化を検討した。しかしミクロレベルでの実験からの有効なデータ取得が現時点でも容易でないため、確率過程のルールの明確な定式化が困難な状態である。そこでよりトップダウンな方式での粗視化モデルおよび単純な少数粒子の場合に戻り、モデル化を検討した。これは新たな分担者である齋藤に引き継ぐこととした。
これらの以外に平田によるアモルフォスの新たな実験的知見、小布施による微生物粒子系の流体モデルの成果等が得られた。
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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
アモルフォス構造に関しては、計算トポロジー的手法がシリカガラスのみならず、金属ガラスを含むより一般のガラスの特徴付けとその差異判定に極めて有効であることがMDシミュレーションへの適用で明確になった。既に論文として１編は公刊し、もう１編の投稿は終了し、改訂中である。学会や研究会での反響も大きく、招待講演や招待論文も増えてきた。今後のさらなる進展が期待される。
一方ソフトセラミクスは素過程としての実験データが依然として不十分であり、相互作用を含むミクロからの数理モデルの構築というルートではなく、よりトップダウンな粗視化モデルを検討している。
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| 今後の研究の推進方策 |
アモルフォス構造に関しては、計算トポロジー的手法の実験データへの応用およびより一般のガラス構造に対して適用していく。それによりPDがそれらの指紋検出器として機能するだけでなく、新たなガラス材料開発に有効であることを示して行く予定である。
ソフトセラミクスについては、新たな分担者と共に、粒子と流体の素過程の原点に立ち戻り、一部実験的知見を参照しつつ、少数単純系の場合についてモデル化を進めていく。またトップダウン的な粗視化モデルについても継続的に研究を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成27年4月1日に岡山大学に転出した分担者小布施祈織氏および立正大学に転出した小林幹氏と東北大学の実験グループとの研究打ち合せ用に準備していたが、赴任初年度ということもあり、本務多忙となったため執行できなかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
現時点での研究現況と最終年度に向けて小規模のワークショップを開催する。また新たに分担者となった齊藤氏の研究遂行に必要なサポートを実施する。
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