低エネルギー励起からガラス系を理解する：構造ガラス、物理ゲル、粉体

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構造ガラス：過冷却液体・ガラスの構造緩和を低エネルギー励起から理解する試みについて、二つの大きな成果をあげることができた。(1)分子性ガラスにおいては、Johari-Goldstein (JG) beta緩和と呼ばれる緩和過程が存在することが知られている。我々は、レプリカ交換法を用いた大規模シミュレーションにより、JG beta緩和の研究を行い、この緩和の背後には二段階のエネルギー地形の階層構造が存在すること、そして階層内で低エネルギー励起が相関を持っていることを見出した。これはJG beta緩和の基本的な描像を明らかにする成果と言える。(2)過冷却液体のゼロ温度へのクエンチ動力学に注目することで、構造緩和を起こす粒子運動を詳しく解析したところ、過冷却液体における欠陥の濃度が構造緩和過程を決定づけていることを見出した。さらにこの欠陥濃度の温度依存性を明らかにした。物理ゲル：本年度は、非平衡物理ゲル（気液相分離過程が凍結されて形成させるゲル）について、音波輸送特性に着目して研究を行なった。特に、前年度までに得られたゲルの構造、弾性、分子振動の理解に基づき、音波輸送特性を理解・記述することに成功した。また、音波輸送特性は、これまでに散乱実験で調べられており、本研究は実験結果と整合するものであり、かつ実験結果を理論的に説明するものとなった。粉体：粉体などマクロな粒子系に特徴的な散逸力として、接線力（摩擦力）と粘性力が挙げられる。これら接線力と粘性力が粉体の剛性率など力学的な物性にどう影響するかに着目して研究を行った。特に、接線力がある場合のダイナミカル・マトリックスの解析から剛性率を求め、分子動力学法による直接計算と比較して完全に一致することを確かめたのが主な成果である。これはせん断変形下で降伏した状態でも同じであり、今後、状態密度も含め詳しい解析に取り組む予定である。