Discretization of molecular liquid dynamics

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分子性液体の粘度の微視的起源と局所構造緩和を探索するために，シリコン，水，塩水，シリカの液体状態を対象とした研究を実施した．分子動力学シミュレーションを用いた計算では，局所構造緩和の素過程を検出するために，シリコンや水、シリカの配位数変化に着目し，粘度を特徴づけるマクスウェル緩和時間との関係性について調べた。結果，液体金属で得られたような単純な関係は見出すことはできなかった．ただし，マクスウェル緩和時間よりもむしろ応力の緩和挙動を注意深く観察したところ，高温状態でさえ，二段階緩和していることがわかり，長時間側の緩和時間は四面体構造に由来した局所構造緩和時間と一致することを発見した. ネットワーク形成型の液体は，強い方向性の結合を持つことに加えて，配位数が４程度と比較的小さい値を取り，時間的な揺らぎが大きくなってしまう．結果的に，非常に大きな高周波せん断弾性率を有し，この弾性率を利用して見積もったマクスウェル緩和時間は，構造緩和時間よりもかなり小さな時間(振動に相当する時間)となってしまうと考えられる．分子性液体の応力の構造緩和に直接着目することで，液体金属で見出された関係式が成り立つことは非常に重要であり，今回，三種類の分子性液体でも材料によらず成り立つことを見出した．本研究成果は，日本物理学会九州支部会で報告した．また，塩の添加により粘度が現象する水溶液の粘度の特異な振る舞いを理解するために，温度依存性に着目し，温調機能をもつ回転粘度計を設置し，水溶液の粘度取得のための準備を今年度整備した．塩と水が混ざった水溶液は典型的な分子性液体であり，異常な粘度挙動を示すことから，粘度の微視的描像の理解に寄与すると考えられる．さらに，次年度に向けて分子シミュレーションを使ってNaCl水溶液の応力のデータ取得を行なった．