ガラス系とジャミング系の「動的不均一性」の統一的理解に向けたシミュレーション研究

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本年度は，ガラス系における，1)過冷却液体の緩和時間の温度依存性であるフラジリティの生成メカニズム，2)理想ガラス転移点の抽出，そして，3)ジャミング転移とガラス転移の関係，という３つのテーマに関してコンピュータシミュレーションを用いた研究を行った。1)のテーマであるフラジリティの本質を理解するためには，フラジリティを系統的に変化させ，ストロングガラスとフラジャイルガラスを橋渡しするようなシミュレーションモデルが必要であると考えた。そこで本研究では，単純な相互作用をしながらも，ネットワークを形成するストロングガラスからコロイドのように等方的な局所構造を形成するフラジャイルガラスまでを，ひとつのパラメータで制御することができるシミュレーションモデルを提案した。2)のテーマである理想ガラス転移を実現させるため，細孔系のモデルである，ランダムピンニング系の大規模なシミュレーションを行った。そして，エントロピーがゼロになる状態をシミュレーションにより生成し，理想ガラス転移点を抽出することに初めて成功した。さらに，得られた理想ガラス転移点から，過冷却液体相と理想ガラス相の相図を描くことに成功した。3)のテーマに関して，ガラス転移とジャミング転移の間には，熱ゆらぎの有無という本質的な違いがある。そのため，これまでジャミング転移とは温度ゼロのガラス転移という主張があった。しかしながら我々は、高度に最適化されたアルゴリズムを用いて，ジャミング転移点よりも高密度の過冷却液体をシミュレーションすることに成功した。その結果，ガラス転移とジャミング転移は直接的には関係ないことを示した。