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Dynamics and non-equilibrium transport in amorphous systems: from a soft-matter physics perspective

Dynamics and non-equilibrium transport in amorphous systems: from a soft-matter physics perspective
非晶系统中的动力学和非平衡输运：从软物质物理的角度来看
批准号：
22KF0110
负责人：
田中 肇
金额：
$1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
项目状态：
未结题
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0110/
关键词：
非平衡輸送非晶質固体ボソンピーク低エネルギー励起

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
非平衡な無秩序状態にあるガラスは、秩序ある平衡状態にある結晶とは異なるユニークな振動特性を示し、熱伝導異常を含む、低温物性の決定的な違いにつながっている。我々は、2次元モデルガラスの大規模分子動力学シミュレーションを用いて、準局在振動（QLV）の性質について研究を行った。その結果、低周波と高周波で相対的に重要な2種類のQLV、四葉型振動と弦型振動を同定し、その性質を明らかにすべく研究を行った。四つ葉タイプのQLVは、マトリックスに機械的フラストレーションを与える異方性欠陥に由来する。四葉型QLVは、遠方ではべき乗減衰型の横振動を示すが、コア部、さらにその中心部ではそれぞれ体積振動とひも状振動を示す。これらの振動は機械的特性に大きな影響を与えるが、ボソンピークへの寄与はわずかであると考えている。同様の4葉型QLVは、欠陥のある単原子結晶でも観測されている。一方、ストリング型QLVは体積変化を伴わない純粋な横モードであり、ボソンピークに寄与するが、一次元（1D）であるため機械的フラストレーションは生まないことを反映して、せん断弾性には直接結合していないことを見出した。単原子結晶では、1次元のひも状運動であっても必然的にマトリックスと強く結合するため、ひも状のQLVを持つことはできず、したがってボソンピークを持たない。すなわち、四葉型QLVと弦型QLVの決定的な違いは、前者が機械的にマトリックスを歪ませるのに対し、後者は歪を生まない点にあると考えている。このような異なる性質を持つ2種類の非フォノニックQLVの存在に関する知見は、低温特性を制御するガラスの低周波振動の理解につながるものと期待している。
英文摘要
非平衡な無秩序状態にあるガラスは、秩序ある平衡状態にある結晶とは異なるユニークな振動特性を示し、熱伝導異常を含む、低温物性の決定的な違いにつながっている。我々は、2次元モデルガラスの大規模分子動力学シミュレーションを用いて、準局在振動（QLV）の性質について研究を行った。その結果、低周波と高周波で相対的に重要な2種類のQLV、四葉型振動と弦型振動を同定し、その性質を明らかにすべく研究を行った。四つ葉タイプのQLVは、マトリックスに機械的フラストレーションを与える異方性欠陥に由来する。四葉型QLVは、遠方ではべき乗減衰型の横振動を示すが、コア部、さらにその中心部ではそれぞれ体積振動とひも状振動を示す。これらの振動は機械的特性に大きな影響を与えるが、ボソンピークへの寄与はわずかであると考えている。同様の4葉型QLVは、欠陥のある単原子結晶でも観測されている。一方、ストリング型QLVは体積変化を伴わない純粋な横モードであり、ボソンピークに寄与するが、一次元（1D）であるため機械的フラストレーションは生まないことを反映して、せん断弾性には直接結合していないことを見出した。単原子結晶では、1次元のひも状運動であっても必然的にマトリックスと強く結合するため、ひも状のQLVを持つことはできず、したがってボソンピークを持たない。すなわち、四葉型QLVと弦型QLVの決定的な違いは、前者が機械的にマトリックスを歪ませるのに対し、後者は歪を生まない点にあると考えている。このような異なる性質を持つ2種類の非フォノニックQLVの存在に関する知見は、低温特性を制御するガラスの低周波振動の理解につながるものと期待している。
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科研奖励(0)
会议论文
Challenge from mechanical self-organization to elucidate the physical properties of non-equilibrium soft matter / amorphous material
  • 批准号：
    20H05619
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
  • 资助金额：
    $311.08万
  • 财政年份：
    2020
  • 负责人：
    田中 肇
  • 依托单位：
    The University of Tokyo
Structural mechanisms of crystallization and complex-liquid behaviors of phase change materials
  • 批准号：
    19F19021
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 资助金额：
    $1.47万
  • 财政年份：
    2019
  • 负责人：
    田中 肇
  • 依托单位：
    The University of Tokyo
New liquid state physics based on the breakdown of local spatial symmetry
  • 批准号：
    18H03675
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 资助金额：
    $28.2万
  • 财政年份：
    2018
  • 负责人：
    田中 肇
  • 依托单位：
    The University of Tokyo
mpact of size asymmetry between the constituents of a mixture on the kinetic pathway of phase separation
  • 批准号：
    17F17704
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 资助金额：
    $1.47万
  • 财政年份：
    2017
  • 负责人：
    田中 肇
  • 依托单位：
    The University of Tokyo
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