田中 肇研究室 ソフトマターの物理 東京大学 工学系研究科 物理工学専攻 東京大学 生産技術研究所 基礎系部門
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高分子・液晶・コロイド・膜・タンパク質液体・ガラス・ゲル光とソフトマター
液体・液体転移ダイナミクス液体・液体転移の臨界挙動空間拘束下での液体・液体転移水と水型液体の熱力学・動的異常液体・液体転移の理論ガラス転移の理論フラストレーションを導入したMDシミュレーション多分散コロイド系のガラス転移現象駆動された粉体系のジャミングラポナイトのジャミング転移ガラス転移温度以下での結晶化キネティクスキャビテーション

ガラス転移の理論

ガラス転移の理論 ガラス転移現象そのものは,金属・半導体・酸化物・単純液体・ソフトマターに共通に見られる液体状態からガラス状態への転移現象であり,その研究の歴史はきわめて長い.しかし,そのスローダイナミクスの物理的機構,その普遍性の起源,ガラス形成能の制御因子などに関しては,いまだに満足の行くレベルでは解明されていない.「液体はなぜガラス化するのか」 という問題は,もっとも困難な物理の問題として捉えられている.我々は,ガラス化の起源は,単純液体では結晶化とそれを阻害する局所的な秩序化の競合,また,コロイド系,高分子系では結晶化と結晶秩序を乱す因子との競合にあると考えている.たとえば,引力相互作用する粒子からなる液体には,局所的に安定な構造を形成する傾向と,密度秩序変数であらわされる密度をグローバルに最適化しようとする二つの要請がある.前者は,局所安定化構造を形成するが,この構造は一般的には結晶の対称性と相容れないため (水は例外),結晶化に対してフラストレーションを誘起する.このように 「ガラス転移の二秩序変数モデル」 では,ガラス化は2つの秩序変数の間のフラストレーションの帰結として捉える.このような 「秩序化に対するフラストレーション」 は,起源としてはスピングラスと同じであり,フラストレーションという共通概念で非平衡ガラス転移,平衡スピンガラス転移を統一的に理解することが可能になるかもしれない.

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