Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

液体 / 液体・ガラス転移 / 中距離秩序 / エイジング / 熱測定 / ガラス / 中距離構造 / 動的不均一性 / 原子間力顕微鏡

ガラス形成物質において、ガラス転移温度以下で、系の特徴的時間スケールが発散するか、それとも、有限の値に収束するかの議論が続いているが、低温での時間スケールの増大にともない、実験的に直接観測することが難しくなるため、未だ決着していない。
本研究では、ガラス状態にある系の平衡化過程を、熱測定を用いて観測している。示差走査熱量測定法で得られるガラス転移曲線に現れるエンタルピー緩和のピークは、ガラス転移温度以下の温度で一定時間保持するアニール時間を増やすとともに成長することが知られている。示差走査熱量測定ではエンタルピーを観測しているため、このピークは、ガラス状態の平衡化過程、すなわち、エイジング過程を反映したものとなる。そこで、このピークのアニール時間依存性を観測することで、エイジングキネティクスを評価することができる。ところが、本手法においても、ガラス転移温度以下の低温では、系の時間スケールが長くなるため、実験的に観測できる時間スケールを超えてしまい、平衡化の全過程を観測することができなくなる。このため、観測限界を超える低温での時間スケールの温度依存性を議論することは極めて困難であった。そこで、独自の解析法を考え出すことによって、この問題を議論する可能性を見いだした。その結果、低温での時間スケールの発散は起こらないことを示唆することがわかったが、解析の数値的取り扱いから生じる問題点を排除するため、詳細を検討し、解析の妥当性と適用範囲について検討を行った。

液体 / 液体・液体転移 / ガラス転移 / 熱測定 / ガラス / 中距離構造 / 破壊 / 液体・ガラス転移 / ガラス形成物質 / エイジング / 時間スケール / 亀裂 / 特徴的長さ / 熱膨張係数 / 応力 / 結晶的中距離構造 / 原子間力顕微鏡 / フォースディスタンスカーブ

液体の中距離構造が重要な役割を果たすと考えられる液体・液体転移について、これまでのところ、その存在が示唆されている物質は数多くあるものの、反論も多く、その存在が証明された例はほとんどなかった。分子性液体の亜リン酸トリフェニルにおいて観測された第二のアモルファス状態についても、それが液体・液体転移であるかどうか長年論争が続けられてきたが、本研究により、これが液体・液体転移であることを実験的に証明することに成功した。

これまで、液体の構造には秩序がなく、単一成分液体の状態は1種類しかないとされてきた。一方、近年、液体が異なる構造をもつ複数の状態間を転移する、液体・液体相転移の存在を示唆する実験結果が報告されていたが、反論も多く、実証された例はほとんどなかった。本研究は、分子性液体において液体・液体転移が現実に存在することを明確に証明した。単一成分液体が複数の状態をとる液体・液体転移の存在は、液体の構造が無秩序であるとする従来の液体の概念を覆すものである。