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単成分系のガラス転移ダイナミクスおよびポリアモルフィズム

单组分体系中的玻璃化转变动力学和多晶型现象

基本信息

批准号：
10J00035
负责人：
水口朋子
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyushu University (2011)Kyoto University (2010)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00035/
关键词：
ガラス形成能分子動力学シミュレーション古典核生成理論単成分レナード・ジョーンズ系引力項の変化界面自由エネルギーガラス転移単成分単純系結晶化のダイナミクス原子の協調運動自由エネルギーランドスケープトポロジカル効果準結晶

项目摘要

物質のガラス形成能を予測することは、応用的な観点からも非常に重要である。しかし、現実の物質には複数の相互作用が存在し、また構造も複雑であるため、どの要因が、物質のガラス形成能にどのような影響を与えたのか判別しにくい。そこで、非常に単純なモデルを考え、特に引力の変化と結晶形成能(言い換えるとガラス形成能)との関係のみに着目した。相互作用ポテンシャルの引力部分のみが異なる3つのモデルについて分子動力学シミュレーションを実行し、古典核生成理論を用いて結晶形成能の違いを調べた。液体-結晶界面の揺らぎを利用して界面自由エネルギーを計算し、引力項の影響が大きいほど界面自由エネルギーが大きくなる、すなわち結晶核生成が難しくなることを明らかにした。一方で、液体と結晶のギブス自由エネルギー差からは、引力項の影響が大きいほど結晶核形成が容易になるという反対の結果が得られた。つまり、結晶核生成を制御する2つの因子が競合していることが分かった。これらの計算結果を用いて、古典核生成理論から核生成時間を見積もり、シミュレーションで決定した結晶化時間(核生成時間ではなく成長過程も含まれる)と比較した。核生成時間を見積もる際に、界面自由エネルギーの温度依存性を3通りに仮定したところ、温度に対して直線的に減少する関係式が、シミュレーションの結晶化時間を最も良く表現できることが分かった。このことは、エントロピーが支配的であることを意味する。また、単純なシステムの結晶化時間は、古典核生成理論から十分に予測できることを明らかにした。簡単なモデル系を用いたこれらの結果は一般的であり、幅広い分野に影響を与えるものである。

Material のガラス formation to を to measuring することは, 応な観 point からも very important でにある. しかし, now be の material にはがし, plural の interaction まもた structure after 雑であるため, どの by が, material のガラス can form にどのような influence を and えたのか discriminant しにくい. そこで, very に単 pure なモデルをえ test, special にの gravity variations change と crystallization can (word いえるとガラス can form) との masato is のみに with mesh した. Interaction ポテンシャルの gravity part のみが different なる 3 つのモデルについて molecular dynamics シミュレーションを line be し, classical nucleation theory をいて crystallization can の violations いを adjustable べた. Liquid crystalline interface の揺らぎを using して interfacial エネルギーを computing し, gravity のが affected きいほど interfacial エネルギーが big きくなる, すなわち crystallization nucleation が difficult しくなることを Ming らかにした. Party とで, liquid crystalline のギブス free エネルギー poor からは, gravity のが affected きいほど crystallization nucleation が easy になるという anti polices の results らがれた. Youdaoplaceholder0 まま, the production of crystal nuclei is を, the control of する2 <s:1> <s:1> factors が are in a competitive and cooperative relationship with てるるるとがとが. をこれらの calculation results with いて, the classical nucleation theory から nucleation time を see product もり, シミュレーションで decided した crystallization time (nuclear generating time ではなもく growth process including まれる) と compare した. Nuclear generating time を see product もる interstate に, interfacial エネルギーの temperature dependency を 3 tong りに仮 set したところ, temperature にし seaborne て linear に reduce する masato type が, シミュレーションの crystallization time をも most good く performance できることが points かった. The であるであるとをとをとを governed by <s:1> とエ and エトロピトロピががが means する. また, 単 pure なシステムのは crystallization time, the classical nucleation theory から very に be できることを Ming らかにした. Jane 単なモデをル department with いたこれらの results は general であり, hiroo picture い eset に influence を and えるものである.