広帯域誘電緩和測定法で見た過冷却糖アルコール類及び混合系の分子ダイナミクス

通过宽带介电弛豫测量观察过冷糖醇和混合体系的分子动力学

• 批准号: 18740255
• 负责人: 蓑口 あゆみ
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18740255/
• 关键词: 広帯域誘電緩和測定; 過冷却液体; ガラス; 糖アルコール; 分子ダイナミクス

過冷却液体には広大な時空構造が存在するため、特徴時間が異なる複数の緩和過程が観測される。本研究の目的は、過冷却液体及びガラスの超広帯域誘電緩和測定を行い、ガラス転移現象に深く関わるα緩和過程と局所緩和と言われるJohari-Goldstein β緩和過程(以下、JG-β緩和)のふるまいを詳細に調べ、その分子ダイナミクスを解明することである。特に過冷却液体状態でのJG-β緩和はα緩和との明確な区別が難しく、これまで積極的に研究されてこなかった。我々は、低温・高周波域(メガヘルツ域)における誘電緩和測定を行い、そのふるまいを精度良く評価した。実験は、過冷却糖アルコール(エチレングリコール、グリセロール、スレイトール、キシリトール、ソルビトール)の純物質、糖アルコール同士の混合液体(混合比1:1)および少量の水混合物について超広帯域誘電緩和測定(10μHz-500MHz)を205K-340Kの温度範囲で行った。特に100kHz-500MHzの周波数域において静電容量の大きいサンプルセルを使用した。その結果、誘電損失が極度に小さくなる低温においても、JG-β緩和の高周波側のすそまで精度よく評価できた。炭素数の異なる純粋な糖アルコールの測定結果から、α緩和の緩和周波数のふるまいは炭素数に依存するが、JG-β緩和のものは依存しないことが分かった。この結果は炭素数の異なる糖アルコール同士の混合液体にも当てはまり、α緩和のふるまいは混合液体の平均炭素数を反映したものになった。少量の水混合物においても、同様の結果が得られた。これらの結果から、糖アルコールのα緩和は分子の協同的な回転拡散に起因すると言える。また、JG-β緩和のふるまいが炭素数に依存しないことから、糖アルコールシリーズのJG-β緩和は、共通の分子ダイナミクスに起因すると考えられる。

The supercooled liquid に に is vast な, the space-time structure が exists するため, the characteristic time が is different なる, the complex <s:1> easing process が観 is measured される. は の purpose this study, a cooling liquid and び ガ ラ ス の super hiroo 帯 domain electric moderate line measurement を い, lure ガ ラ ス planning shift に deep く masato わ る alpha detente process と bureau showed moderate と said わ れ る Johari - Goldstein Beta ease process (hereinafter, JG - beta ease) の ふ る ま い を に べ, detailed そ の molecular ダ イ ナ ミ ク ス を interpret す る こ と で あ る. Special に supercooled liquid state of で の JG - beta ease は alpha ease と の な clear distinction が difficult し く, こ れ ま で positive に research さ れ て こ な か っ た. I 々 は, low temperature, high Zhou Boyu (メ ガ ヘ ル ツ domain) に お け る induced electric moderate line measurement を い, そ の ふ る ま い を く accuracy good review 価 し た. Be 験 は, cooling sugar ア ル コ ー ル (エ チ レ ン グ リ コ ー ル, グ リ セ ロ ー ル, ス レ イ ト ー ル, キ シ リ ト ー ル, ソ ル ビ ト ー ル) の pure substance, sugar ア ル コ ー ル mixed with James の liquid (mixing ratio 1:1) お よ び small の water mixture に つ い て super hiroo 帯 domain induced electric ease determination (10 mu Hz - 500 MHZ) を 205 The K-340K <s:1> temperature range 囲で line った. The に100kHz-500MHz <s:1> frequency wavenumerative range にお て て て large electrostatic capacity <s:1> <s:1> <s:1> サ サ サ プ プ セ セ を を を uses た た. そ の results, induced electric loss が extremely small に さ く な る cryogenic に お い て も, JG - beta ease の high frequency side の す そ ま で precision よ く review 価 で き た. Carbon number の different な る pure 粋 な sugar ア ル コ ー ル の determination results か ら, alpha detente の easing cycle for の ふ る ま い は carbon number に dependent す る が, JG - beta ease の も の は dependent し な い こ と が points か っ た. こ の results は carbon number の different な る sugar ア ル コ ー ル mixed with James の liquid に も when て は ま り, alpha detente の ふ る ま い は mixed liquid の average carbon number を reflect し た も の に な っ た. A small amount of <s:1> water mixture にお にお て て the result of the same <s:1> is が られた. こ れ ら の results か ら, sugar ア ル コ ー ル の alpha moderate molecular の は synergy な back planning company, scattered に cause す る と said え る. ま た, JG - beta ease の ふ る ま い が carbon number に dependent し な い こ と か ら, sugar ア ル コ ー ル シ リ ー ズ の JG - beta ease は, common の molecular ダ イ ナ ミ ク ス に cause す る と exam え ら れ る.

项目成果

Dielectric relaxation processes in supercooled polyhydric alcohols and their mixtures

过冷多元醇及其混合物的介电弛豫过程

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Non-Crystalline Solids 352
• 作者: Ayumi Minoguchi;Toshiya Kaneko;Hajime Sotokawa;Ryusuke Nozaki
• 通讯作者: Ryusuke Nozaki