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論文

Femtosecond time-resolved solvation process of a solution; Constraints of vibrational degrees of freedom in the supercooled state

村上 洋

Chemical Physics Letters, 417(4-6), p.550 - 554, 2006/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:17.06(Chemistry, Physical)

溶媒和過程は溶液中の化学反応や生体高分子などの生体機能に重要な役割を果たすと考えられている。本研究の目的は溶液中分子の溶媒和過程を液体状態からガラス転移温度付近までの温度領域でフェムト秒からナノ秒の時間領域で調べることである。溶液中分子の電子励起状態の溶媒和過程は時間分解蛍光スペクトルの時間的ピークシフトから調べることができる。われわれはフェムト秒レーザーによるup-conversion法を用い、エタノール・メタノール混合液(体積比4:1)中色素分子を対象に室温から170Kまでの温度領域で時間分解蛍光スペクトルの測定を行った。すべての温度で三つの緩和過程が存在した。約0.1psの過程は媒質の振動的な運動,数ピコ秒の過程はいわゆる「速い$$beta$$緩和」、時定数が温度低下とともに増加する過程は拡散的な運動に起因すると考えられる。緩和過程の温度変化の結果は二つの速い緩和成分の原因となる溶媒和過程の一部の速度が低下するとして理解される。これは過冷却状態での強い水素結合ネットワークの下で振動的な自由度が束縛されるためと考えられる。

報告書

過冷却液体の構造・熱物性・動的性質

神林 奨

JAERI-M 92-181, 126 Pages, 1992/12

JAERI-M-92-181.pdf:3.46MB

逆べきポテンシャルによって粒子間相互作用が表されるソフト球モデルに対して、液体理論の積分方程式と等温分子動力学シミュレーションを適用し、平衡状態にある過冷却液体の構造・熱物性・動的性質を求め、得られた結果がポテンシァルパラメータのとり方に対してどのような依存性を示すか考察した。積分方程式を用いた解析では、熱力学的自己無撞着近似の1つであるRY近似と新たに提案したMHNCS近似を用いて、過冷却液体の構造と熱物性を求めた。RY近似の結果にKacポテンシァルと呼ばれる引力の効果を取り込むことにより得られた温度・エントロピー曲線から、極度の過冷却領域では、液体が安定に存在しないことがわかった。また、MHNCS近似の結果は、コンピュータシミュレーションの結果ときわめて良く一致し、過冷却液体の構造的特徴が基本ダイアグラムによって導かれることを示した。2成分溶液の相分離に対する安定性や、1成分液体の動的性質をソフト球モデルによって計算した結果、柔らかい芯のポテンシァルが液体アルカリ金属の性質に対応し、堅い芯のポテンシャルが液化不活性気体の性質に対応することが明らかになった。

論文

Instability and phase separation of a binary mixture; The Role of short-range repulsion and core-size ratio

神林 奨; 樋渡 保秋*

Physical Review A, 46(2), p.1014 - 1021, 1992/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:22.08(Optics)

2成分短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の2体分布関数および熱力学的性質を、MHNCS積分方程式を用いて計算した。粒子間ポテンシァルは、逆べきポテンシァルとKacポテンシァルを組み合せ、逆べきを4,6,9,12と変化させた。計算された2体分布関数から、濃度-濃度構造因子を求め、圧力=0における2成分液体の安定性を調べた。2体ポテンシャルの芯が柔かい場合、凝固点近傍で強い相分離の傾向があらわれ、このような溶液の過冷却状態を作ることが困難であることがわかった。一方、ポテンシァルの芯がかたい場合は、過冷却状態においても溶液が安定であった。また、濃度-濃度構造因子の濃度依存性から求めた混合エネルギーが、アルカリ金属間の混合液体の実験値と、非常によく一致することが明らかになった。

論文

Theory of supercooled liquids and glasses for binary soft-sphere mixtures via modified hypernetted-chain integral equation

神林 奨; 樋渡 保秋*

Physical Review A, 42(4), p.2176 - 2183, 1990/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:36.86(Optics)

2成分短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の2体分布関数および熱力学的性質を、MHNCS積分方程式を用いて計算した。MHNCS方程式は、1成分ソフトコア系について提案してもので、その解は安定な液体から過冷却液体にいたるまで分子動力学シミュレーションの結果と良く一致する。2成分系に対する計算結果でも、同様に、分子動力学シミュレーションと非常に良い一致が得られた。また、2体分布関数を用いて、混合系の混ざり方の指標となる濃度-濃度構造因子を計算した。この結果、混合系を構成する粒子の直径比および構成比率が、構造因子に強く影響し、系の安定性を決めるパラメータとなることが明らかになった。

論文

Improved integral equation for highly supercooled liquids; Numerical tests for soft-sphere fluids

神林 奨; 樋渡 保秋*

Physical Review A, 41(4), p.1990 - 1996, 1990/02

 被引用回数:17 パーセンタイル:67.5(Optics)

液体理論における積分方程式を用いて、短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の過冷却状態における2体分布関数を計算した。本計算では、MHNC方程式を過冷却状態に適用するため、ブリッジ関数に4点グラフ相関を導入した。この積分方程式を用い、2つのポテンシャル系について、それぞれ2体分布関数を求めた。計算結果を、同じポテンシャルを用いた計算機実験と比較すると、2体分布関数の第2ピークの分裂を再現している。第2ピークの分裂は、計算機実験では顕著に現れているが、従来の解析的手法(RY,MHNC)では得られなかったものである。また、ブリッジ関数の計算に、VP-100を用い、高速な計算を実現した。

論文

A Modified hypernetted-chain integral equation for the supercooled liquid of inverse power potentials

神林 奨; 樋渡 保秋*

Journal of Non-Crystalline Solids, 117-118, p.92 - 95, 1990/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:44.08(Materials Science, Ceramics)

液体理論における積分方程式を用いて、短距離圧力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の過冷却状態における二体分布関数を計算した。本計算で用いた積分方程式は一成分プラズマに適用されたもので、中距離の相関を適切に取り込んでいる。この相関を計算するには6重の多重積分を行う必要がある。本件は、この計算をVP-100上で行い、高速な計算を可能とする。計算結果は、同じポテンシャルを用いた計算機実験の結果ときわめて良い一致を見る。特にガラス転移点近傍で、二体分布関数の第二ピークの分裂が観測される。これは、計算機実験では顕著に現れる特徴であるが、将来の解析的手法では得られなかったものである。

論文

New empirical bridge functions for integral equation; Application to the binary supercooled liquids of the twelfth inverse power potential

神林 奨; 樋渡 保秋*

Proc. of the Yamada Conf. XXIV on Strongly Coupled Plasma Physics, p.683 - 686, 1990/00

液体理論における積分方程式に、新しいブリッジ関数を導入する。このブリッジ関数は、一成分プラズマに適用されたもので、中距離の相関を適切に取り込んでいる。ここでは、2成分ソフトコアモデルにこの積分方程式を適用した。ブリッジ関数の計算には空間2重積分を実効しなければならないが、本計算ではこの部分をスーパーコンピュータ上で行い、高速化を実現した。また、未知の3つの解を積分方程式から数値的に求める手法をフォートランによってプログラミングした。得られた結果は、同じモデルを使った計算実験のものときわめて良く一致する。

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