エネルギー地形の階層性に注目したガラスの理解と分類に関する研究
【研究分野】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究キーワード】
ガラス転移 / ジャミング転移 / エネルギー地形 / ガラスの物理 / 化学物理 / 統計力学
【研究成果の概要】
ガラスとは、乱れた粒子配置のまま固化した物質群を指す。本研究では、ガラスのエネルギー地形の構造を解析することで、多様なガラスの分類とガラスの欠陥の理解を目指した。主にシミュレーションにより様々なガラス模型を研究し、(1)ガラスの欠陥に付随する局在化した低周波振動の同定と定量化、(2)非熱的なジャム系における普遍的な緩和モードの同定と定量化、(3)異方的なダイマー粒子のジャミング転移の解明、(4)引力と斥力が競合する物理ゲルの低エネルギー振動の解明、(5)多成分粒子系のガラス転移の平均場理論の構築、(6)生きた細胞質におけるガラス状態の流動化の解明、などの成果を得た。
【研究の社会的意義】
我々の身の回りには、結晶のような粒子が整列した固体だけでなく、乱れた構造を持った固体が多数ある。これらの系をガラスと呼ぶ。本研究では、とくにこれらの物質のエネルギー地形に注目して、多彩なガラスの示す異常な物性を理解することを目指した。研究の結果、ガラスが特異な「欠陥」を持つことやその定量的な特徴を明らかにしたほか、ガラス系の遅い緩和モードの同定や、異方性粒子・物理ゲル・バクテリア細胞質などにガラス系の理解を展開することに成功した。
【研究代表者】
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【配分額】8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)