Medium-range order in liquid and its relationship to the glass transition

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液体・ガラス転移においては、温度の低下にともない系の時間スケールが、数桁に渡って増大する。一方、平衡の相転移とは異なり、ガラス転移温度は、実験の時間スケールと系の時間スケールとのクロスオーバーにより、実験的に観測される見かけ上のものであるとされている。この考え方にもとづくと、時間スケールは低温で連続的に増大すると考えられるが、一方で、ガラス転移温度以下の低温で、系の特徴的時間スケールの温度依存性が変化することを示唆する報告も多数ある。しかしながら、こうした低温での温度依存性の変化が、実験の問題による見かけ上のものなのか、それとも有意の変化であるかという問題は決着していない。我々は、上記の問題を解明するため、示差走査熱量測定を用いて、ガラス状態の平衡化過程を観測した。示差走査熱量測定法によりガラス転移曲線を観測すると、ガラス側と液体側との比熱の差によるステップのほかに、エンタルピー緩和によるピークが観測されるが、このピークはガラス状態における保持時間(アニール時間)に依存する。このことを利用すると、ピーク成長のアニール時間依存性から、ガラス状態における系の状態の時間発展を追跡することが可能である。こうして得た実験データを解析したところ、低温での時間スケールの発散は起こらず、有限値に収束することを示唆する結果を得た。低温では時間スケールが増大し、実験の時間スケールを超える問題が生じるので、独自の解析法を開発した。今年度は、その妥当性と適用範囲について検討を行った。