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．

The similarity of the two groups is the focus of attention, and the mysterious properties of the two groups are described in a unified (universal) way. There are many theories and methodologies that have been created, and researchers in the world have been inspired. The representative is "Event-Based Hybrid High-Speed Disruption"(2016), which is a fusion of Event-Driven Molecular Dynamics (EDMD:1999) and Event-Chain Theory (ECMC:2009) for rigid spherical systems. The methodology for structural analysis of structures is developed in the context of international research collaboration, and the origin of Weishi app, the origin of structural relaxation of rigid spherical systems, the non-equilibrium phase shift, and the dynamic theory are explained. The 3-year project of the research plan for the fourth year of this year was launched. (I)"Structural Analysis of Molecular Structures": Development and Comparative Demonstration of High Density Multicomponent Rigid Plate Systems by NELF-A Method A methodology for calculating the inherent structure of a computer is established. (II)"Equilibrium mitigation": mitigation process of ECMC method and Newtonian ECMC(NEC) method, dispersion characteristics, efficiency and violation of Weishi app mechanism and system tuning. In contrast, NEC method, dispersion and crystallization of liquid phase, and dissolution of crystalline phase clearly confirm the superiority of "equilibrium mitigation" efficiency. The high density system of the solid-liquid phase shift point (above the Alder shift point) is generated by the Hopping dispersion (relaxation), and the optimality of the solid-liquid phase shift point is obtained. (III)"Structural system of motion": quasi-void motion near the shift point of motion " To eliminate the volume effect and non-equilibrium flow coordination phenomenon, the high density rigid plate of its own moving particles (Vicsek) system phase, phase shift point and Weishi app mechanism to adjust.

项目成果

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

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

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

香港理工大学/ハルビン工業大学深セン校/香港科技大学(中国)

香港理工大学/哈尔滨工业大学深圳校区/香港科技大学（中国）