Understanding Johari-Goldstein beta relaxations via glasses composed of dimer particles

通过二聚体粒子组成的玻璃了解 Johari-Goldstein β 弛豫

• 批准号: 21J10021
• 负责人: 白石 薫平
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10021/
• 关键词: ガラス転移; 過冷却液体; 緩和動力学; 低周波数振動; ランダムピニング; 局在振動; 分子動力学; 分子シミュレーション; ポテンシャルエネルギー地形; Johari-Goldstein beta緩和; 分子動力学法

本年度は、分子性過冷却液体の分子動力学シミュレーションにより、緩和の性質を調べた。特に、平衡液体配置から急冷して得られる安定配置での振動解析の結果得られる低周波数域の振動モードと、その後の時間発展における緩和の空間パターンの相関に着目した。時間発展によって経巡る安定配置の低周波数振動同士の相関を新たに導入し、振動モードのどの成分が時間発展によって失われるかを計算した。その結果、分子性過冷却液体が持つエネルギー地形に内在する階層性から理解することに成功した。すなわち、地形中の小さな谷の遷移では振動の回転成分が失われ、大きな谷の遷移では振動の並進成分が失われていたのである。この結果は、昨年度明らかにした2つの緩和過程の実空間運動と整合的な結果である。本年度はさらに、上記とは全く異なるテーマとして、系中の粒子をランダムに選択して固定するランダムピニング法という数値計算手法を、ガラスの振動解析の文脈に適用する研究も行った。その結果、低周波数域に現れるガラス固有の空間局在振動モードと、フォノン様モードとの混合が、本手法によって分離できることを明らかにするという成果を得た。混合が分離できることの興味深い応用として、2次元ガラスの低周波数振動の解析に本手法を適用した。ピニングを施さない2次元ガラスを用いた従来の研究では、局在モードとフォノン様モードが極めて強く混合してしまい、ガラスに重要な前者の性質を調べることが困難であった。本手法によって混合を解くことで、2次元の局在モードの性質を調べることに成功した。特に、論争が続いていた2次元局在モードの振動状態密度の周波数依存性という論点に対して、混合の影響を完全に消し去った場合は高次元で観測されていたのと同じ周波数依存性が成立するという結果を提出することができた。

This year,, molecular supercooled liquid <s:1> molecular dynamics シ, ュレ ュレ ショ ショ によ によ, and the adjustment of <s:1> properties を べた. に, balance, liquid configuration か ら quench し て have ら れ る stable configuration で の analytical の results in vibration ら れ る low-frequency number field の vibration モ ー ド と, そ の 発 の time after exhibition に お け る ease の space パ タ ー ン の phase masato に with mesh し た. Time 発 exhibition に よ っ て 経 cruise る stable configuration の number of low-frequency vibration associated with James の masato を new た に import し, vibration モ ー ド の ど の composition が time 発 exhibition に よ っ て lost わ れ る か を computing し た. そ の results, molecular supercooled liquid が hold つ エ ネ ル ギ ー terrain に inner す る class-based か ら understand す る こ と に successful し た. す な わ ち, terrain の small さ な valley の migration で は vibration の back into planning が lost わ れ, big き な valley の migration で は vibration の hand in composition が lost わ れ て い た の で あ る. The な results of た, the ら of the previous year, the に of に, the た of た, the process of mitigation of <s:1>, and the integration of spatial motion と. This year は さ ら に, written と は く all different な る テ ー マ と し て, の particle を ラ ン ダ ム に sentaku し て fixed す る ラ ン ダ ム ピ ニ ン グ method と い う the numerical computing technique を, ガ ラ ス の vibration analytical の context に applicable す る も line っ た. そ の results, low frequency number field に now れ る ガ ラ ス inherent の space agency in vibration モ ー ド と, フ ォ ノ ン others モ ー ド と の mixed が, this technique に よ っ て separation で き る こ と を Ming ら か に す る と い た を う achievements. Mixed が で き る こ と の tumblers deep い 応 with と し て, 2 dimensional ガ ラ ス の number of low-frequency vibration の parsing に this gimmick を applies し た. ピ ニ ン グ を shi さ な い 2 dimensional ガ ラ ス を with い た 従 research で の は, bureau in モ ー ド と フ ォ ノ ン others モ ー ド が め extremely strong て く mixed し て し ま い, ガ ラ ス に important な nature of the former の を adjustable べ る こ と が difficult で あ っ た. This technique に よ っ て mixed を solution く こ と で, 2 dimensional の bureau in モ ー ド の nature を adjustable べ る こ と に successful し た. に, debate が 続 い て い た 2 yuan bureau in モ ー ド の の cycle for vibrational state density dependence と い う argument に し seaborne て, mixed の influence を に し elimination to completely っ た occasions は high dimensional で 観 measuring さ れ て い た の と established with じ cycle for dependence が す る と い う results を proposed す る こ と が で き た.

项目成果

ダイマー粒子系のJohari-Goldstein beta 緩和：エネルギー地形からの理解

二聚体粒子系统的 Johari-Goldstein β 弛豫：从能量景观中理解

• 发表时间: 2022
• 作者: 白石薫平;水野英如;池田昌司
• 通讯作者: 池田昌司

ガラス振動研究におけるランダムピニング法の有効性

随机钉扎法在玻璃振动研究中的有效性

• 发表时间: 2023
• 作者: 白石薫平;原雄介;池田昌司;水野英如
• 通讯作者: 水野英如

ダイマー粒子を用いたガラスのJohari-Goldstein beta緩和の理解

使用二聚体粒子了解玻璃的 Johari-Goldstein β 弛豫

• 发表时间: 2022
• 作者: 白石薫平;原雄介;池田昌司;水野英如;武本宗一郎;白石薫平
• 通讯作者: 白石薫平

階層性が内在するガラスのエネルギー地形における低周波数振動の緩和予言能の起源

具有固有层次结构的玻璃能量形貌低频振荡弛豫预测能力的起源

• 发表时间: 2022
• 作者: 白石薫平;水野英如;池田昌司
• 通讯作者: 池田昌司