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発表のポイント

• ダンベル型分子の大规模シミュレーションによって、分子性液体がガラスとして固まる直前の运动メカニズムの全容を解明し、理论研究と実験研究の桥渡しとなる成果を得ました。
• 长时间と短时间で発生する运动がそれぞれ分子の回転と并进运动に起因することを明らかにし、これらの运动に明瞭な実空间的理解を与えました。理论的に重要なエネルギー地形描像に関しては、2段阶の阶层构造が上记の2つの过程を生み出すことを数値的に示し、提唱から25年以上経过した理论の正しさを証明しました。
• 本研究によって、実験的に観测されてきた运动の理论的な位置付けが明瞭になったことで、基础理论の适用范囲を拡张する道が开け、将来的には现実世界に存在する多様なガラス的材料の制御や设计に贡献することが期待されます。

発表概要

　ガラスは液体を急激に冷やすことで出来上がります。ガラスとして固まるガラス転移の直前では、液体分子は様々な時間スケールで複雑な運動をしています。これまでの数値研究は、液体の構成粒子を球や円盤などの等方的な形状をした粒子で単純化することが専らでした。しかし、分子性液体の実験で幅広く観察されてきたJohari-Goldstein β緩和と呼ばれる過程は等方粒子で捉えることができず、単純化の代償として当過程がどのような分子運動に相当するのか理解が進んでいませんでした。理論的には2段階の階層的なポテンシャルエネルギー地形による解釈が四半世紀以上前に提唱され、研究コミュニティに広く受け入れられてきましたが、同様の理由によりこの解釈の数値的な証拠を得ることは出来ませんでした。この状況は、現実の分子が示すガラス転移を説明する理論に対する、大きな不満となっていました。

　东京大学大学院総合文化研究科の白石薫平大学院生、水野英如助教、池田昌司准教授の研究グループは、液体の构成粒子を异方的な形状にした系の大规模分子动力学シミュレーションを行いました。そして、上记に挙げた运动の実空间描像とエネルギー地形描像の双方の课题を解决しました。本研究によって実験的知见を説明する理论的立场が强固になったことで、ガラス転移研究における実験と理论の协同がこれまで以上に深化することが期待されます。

発表详细

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発表者

東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻
白石 薫平（博士課程）
水野 英如（助教）
池田 昌司（准教授）