2015年1月25日 17:47

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1955年 Charles Frank 卿(ブリストル大学HH Wills 物理学研究所)により発見された正20面体。正3角形20枚で構成される多面体で、3次元空間では最大の面数を持つ正多面体(京都大学の発表資料より)

1955年 Charles Frank 卿(ブリストル大学HH Wills 物理学研究所)により発見された正20面体。正3角形20枚で構成される多面体で、3次元空間では最大の面数を持つ正多面体(京都大学の発表資料より)[写真拡大]

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 京都大学の山本量一教授らによる研究グループは、コンピュータシミュレーションと情報理論を組み合わせることで、ガラス状態にある物質中は低温・高密度になるほど固体的領域のサイズが増大し、分子がある特定の幾何学的構造に組織化されることを発見した。

 固体とは、分子が規則正しい配置に収まって移動しない状態を意味しているが、ガラスの分子は規則正しい状態には収まっておらず、非常にゆっくりと移動し続けている。そのため、ガラスは個体か液体かは明確になっていない。

 今回の研究では、コンピュータシミュレーションと情報理論とを組み合わせた研究を行い、ガラス状態にある物質中では固体的領域と液体的領域が混在するが、低温・高密度になるほど固体的領域のサイズが増大すること、そして個体的領域では分子が正二十面体などの特定の幾何学的構造になっていることを発見した。この結果はガラスが固体であることを示す有力な証拠となる。

 研究メンバーは、「ガラスと液体との間に明確な違いを示唆できたことは大変価値があります。その違いを物理量としていかに定量化するか、さらには同様の結果を実際のガラスについて実験的に得ることが出来るかどうか、今後に残された課題です」とコメントしている。

 なお、この内容は1月22日に「Nature Communications」電子速報版に掲載された。

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