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水の相転移に関する理論研究

水的相变理论研究

基本信息

批准号：
08J01618
负责人：
望月建爾
金额：
$ 0.38万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

過熱状態の氷が均一核生成から融解に至る全過程を、分子動力学シミュレーションにより詳細に解析した。融点より30Kほど上での氷の融解過程は次の4段階に大別できる。(1)完全な氷の中に、熱揺らぎにより自発的に欠陥対が生成消滅する段階。こりときに形成される欠陥は5+7欠陥と呼ばれる。(2)欠陥対が偶然に集まり、10分子程度の規模の構造の乱れを生む過程。この過程では、D-L欠陥対(Bjerrum欠陥)あるいはI-V欠陥対(Frenkel欠陥)といった、トポロジー的な欠陥が形成される場合がある。これらの欠陥対は、一旦形成されると、構造変化を加速し、かつ完全な結晶に戻るのを難しくすることから、融解過程における自己触媒の役割を果たす。(3)構造の乱れが徐々に蓄積し、数十分子かちなる融液滴が結晶の中に形成される。この時点ではトポロジー的な欠陥は重要ではなくなり、融解の様相は古典的核生成理論で類型化できる。(4)融液滴の大きさが、その温度における臨界核サイズを越えると、構造の崩壊が不可避的に進行する。氷の融解の初期過程(1)(2)では、見掛け上の構造の乱れ(分子位置の格子点からのずれ)ではなく、トポロジー的な乱れ(完全な結晶構造に戻る経路の距離)が秩序変数となる。このようなメカニズムは、ネットワーク性物質の中でも水独特と考えられる。

A detailed analysis of the whole process from nuclear generation to melting in superheated state is presented. The melting point is 30K. The melting process is reversed to 4 stages. (1)Complete and complete self-contained, heat resistant, and self-contained. 5+7 is the first time that a person has been arrested. (2)Due to the random aggregation, the structure of the 10-molecule scale is chaotic. The process of this kind is opposite, D-L is opposite (Bjerrum is opposite), the middle is opposite I-V is opposite (Frenkel is opposite), the middle is opposite to I-V is opposite (Frenkel is opposite), the middle is opposite to I-V This is due to the formation of a complex structure, the acceleration of structural transformation, the difficulty of complete crystallization, and the effects of self-catalysis during the melting process. (3)The structure is chaotic and accumulated, and dozens of molecules are formed in the middle of the crystal. The time of fusion is different from the classical nuclear generation theory. (4)The temperature of the melt drops is critical, and the structural collapse is unavoidable. The initial process of melting (1) and (2) is to change the order of the structure (lattice point of molecular position). This is the first time that a person has ever had sex with a woman.