The microscopic origin of slow dynamics and non-equilibrium phase transition in structural glass systems from the viewpoint of dynamic facilitation

从动态促进的角度探讨结构玻璃体系中慢动力学和非平衡相变的微观起源

• 批准号: 20K03785
• 负责人: 礒部 雅晴
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03785/
• 关键词: 動的ファシリテーション; 構造ガラス; 遅い緩和; 非平衡相転移; 分子動力学法

「ガラス・ジャミング転移」それらの類似性に着目した「遅い緩和」の神秘な物性について記述する統一的（普遍的）枠組みに関する研究が精力的に行われている．しかし，未だ，決定的な概念や理論が存在せず多くの理論や方法論が創生され，世界中の研究者を魅了し続けている．代表者は，剛体球系の高速Event-Driven分子動力学法(EDMD:1999)とEvent-Chainモンテカルロ法(ECMC:2009)を融合させた「Event-Based Hybrid高速アルゴリズム」(2016)を用い，局所構造解析をする方法論を開発し国際研究協力体制にて，構造ガラス系の遅い緩和の「微視的起源」と「非平衡相転移」を「動的ファシリテーション」の観点から解明をめざしている．令和4年度は研究計画の3年目であり，昨年の成果を基礎に研究を発展させた．(I)「分子の局所構造解析」：高密度多成分剛体円板系の厳密な高速自由体積計算(NELF-A)法を開発し圧力計算を従来法と比較検証した。また応用例として，inherent構造を計算する方法論を確立した．(II)「平衡緩和」： ECMC法やNewtonian ECMC(NEC)法の緩和過程や拡散特性の効率性の違いに着目し微視的機構を系統的に調べた．NECは，液相での拡散や結晶相からの融解で明確な「平衡緩和」効率の優位性が確認された．また固液相転移点(Alder転移点以上)の高密度系において生じるHopping拡散（緩和）においても優位性があることがわかった．(III)「構造ガラス系のファシリテーション」：ガラス転移点近傍の準空隙駆動「ひも状のホッピング連鎖」協働運動と構造（自由体積）の相関を系統的に調べた．また，排除体積効果と非平衡流の協働現象を調べるため高密度剛体円板の自己駆動粒子(Vicsek)系の相図を作成し，相転移点のシフトと微視的機構を調べた．

“玻璃干扰过渡”对一个统一的框架进行了剧烈的研究，描述了“缓慢缓解”的神秘特性，该特性着重于“玻璃卡塞转移”之间的相似之处。但是，还没有确定的概念或理论，并且已经创建了许多理论和方法，并继续使世界各地的研究人员着迷。该代表已经使用“基于事件的混合高速算法”（2016）开发了一种用于本地结构分析的方法，该方法结合了刚性球体系统的高速事件驱动的分子动力学方法（EDMD：1999），事件链蒙特蒙特卡洛方法（ECMC：2009），并开发了一项用于局部结构的方法，是一项国际统计的方法，是一项国际性的分析，是在国际结构分析，'''''''''''''''''方法'''''''''''''''''and Conlation and Contantion In International Insportion''从“动态促进”的角度来看，结构玻璃系统中缓慢松弛的“非平衡相变”。 2022财年是我们研究计划的第三年，我们根据去年的结果开发了研究。 （i）“分子的局部结构分析”：我们为高密度多组分刚性圆盘系统开发了一种严格的高速自由体积计算（NELF-A）方法，并与常规方法进行了比较和验证的压力计算。此外，作为一种应用，已经建立了一种计算继承结构的方法。 （ii）“平衡松弛”：我们通过关注ECMC和Newtonian ECMC（NEC）方法的弛豫过程和差异来系统地研究了微观机制。当液相扩散并从晶相融化时，NEC在“平衡弛豫”效率方面具有明显的优势。还发现，在具有固态相变的高密度系统（或高于Alder跃迁）的高密度系统中发生的跳扩散（松弛）有一个优势。 （iii）“结构玻璃系统的促进”：合作研究合作运动与结构（自由体积）之间的相关性。此外，为了研究排除体积效应和非平衡流量之间的协作现象，创建了高密度刚性盘的自驱动粒子（VICSEK）系统的相图，并研究了相变点和显微镜机制的变化。

项目成果

Local structure analysis on pressure and inherent structure usingthe free volume estimator (NELF-A) in dense poly-disperse hard disk systems

在密集多分散硬盘系统中使用自由体积估计器（NELF-A）进行压力和固有结构的局部结构分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Daigo Mugita;Kazuyoshi Souno;Hiromasa Koyama;Masaharu Isobe
• 通讯作者: Masaharu Isobe

Newtonian Event-Chain モンテカルロ法の 平衡緩和と拡散特性

牛顿事件链蒙特卡罗方法平衡松弛和扩散性质

• 发表时间: 2021
• 作者: 阪納洋啓;麦田大悟;礒部雅晴
• 通讯作者: 礒部雅晴

2次元剛体球系Alder転移近傍における平衡緩和－パルス膨張に対する非平衡応答－

二维刚性球形系统中阿尔德转变附近的平衡弛豫 - 对脉冲膨胀的非平衡响应 -

• 发表时间: 2020
• 作者: M. Ogata;H. Matsuura;N. Tujii;and T. Mori;麦田大悟，礒部雅晴
• 通讯作者: 麦田大悟，礒部雅晴

剛体円板を用いた自己駆動粒子系の相転移シフト

使用刚性盘的自驱动粒子系统的相变位移

• 发表时间: 2022
• 作者: 村瀬信明;礒部雅晴
• 通讯作者: 礒部雅晴

高次近接粒子を用いた自由体積計算法と構 造ガラス系への応用

使用高阶相邻粒子的自由体积计算方法及其在结构玻璃体系中的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: 宗野和祥;礒部雅晴
• 通讯作者: 礒部雅晴