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 concept theory is related to the records of the physical properties of the system and the general (general) system of the system. The concept theory has not been decided, and there is a multi-theory theory method in the world. The high-speed Event-Driven molecular dynamics method (EDMD:1999) and the Event-Chain molecular dynamics method (ECMC:2009) are used to fuse the "Event-Based Hybrid high-speed engine" (2016). The analytical method developed by the institute is suitable for international research coordination system. The system is based on the "Origin of Micro TV" and the "non-equilibrium phase shift" activity. The point is to understand the accuracy of the system. Ling and the 4-year research program has a 3-year review. Last year, the results of the basic research exhibition. (I) "Molecular Analysis": high-density multi-component plates are dense and high-speed free-body calculation (NELF-A) method is used to calculate the mechanical force. In this paper, we use the inherent method to make sure that the balance is correct. (II) "balance sum": the ECMC method compares the Newtonian ECMC (NEC) method and the process dispersion characteristics. The probability effect affects the performance of the institutional system of micro-TV. The liquid phase dispersion and crystal phase melting show that the equilibrium and the rate are very clear. The solid-liquid phase shift point (above the Alder shift point) and the high density system (above the Alder shift point). The high density system is sensitive to Hopping dispersion. (III) the temperature is very high. In the vicinity of the standard gap, there is a close connection between the two systems, and the coordination between the two systems. Eliminate the effect of non-equilibrium flow coordination, such as the high-density body plate, the self-moving particles (Vicsek) are independent of each other, and the phase transfer point is related to the mechanism of micro-TV.

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

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

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