Research Abstract
剛体球のガラス転移における二十面体秩序と結晶的秩序の役割
Roles of icosahedral and crystal-like order in the hard spheres glass transition
2012年7月24日 Nature Communications 3 : 974 doi: 10.1038/ncomms1974
構造秩序化とダイナミクスの減速の関係は、ガラス転移に伴うスローダイナミクスの起源との関係から、多くの注目を集めている。そのような構造秩序の候補としては、二十面体構造、エキゾチックなアモルファス構造、結晶的構造が考えられる。それぞれのタイプの秩序は、異なるガラス転移のシナリオと関連している。今回我々は、粒子レベルの共焦点顕微鏡観察によって、多分散剛体球系の局所的構造秩序を調べた。我々は、二十面体秩序とFCC的秩序が重要な構造であり、双方共に遅い粒子群と統計的に関連していることを確認した。しかし、ガラス転移に近づくと、二十面体秩序の大きさは成長しないのに対し、結晶的秩序の大きさは成長する。この成長する結晶的秩序こそが、遅いダイナミクスを支配し、動的不均一性と関連していることが明らかとなった。この結果は、ガラス的な遅いダイナミクスにおける局所的な二十面体秩序の直接的役割に疑問を投げかけるとともに、構造秩序の長さスケールの成長が、ダイナミクスの減速と粒子運動の非局所的な共同性に不可欠であることを示唆している。
- 東京大学 生産技術研究所 基礎系部門
A link between structural ordering and slow dynamics has recently attracted much attention from the context of the origin of glassy slow dynamics. Candidates for such structural order are icosahedral, exotic amorphous and crystal-like. Each type of order is linked to a different scenario of glass transition. Here we experimentally access local structural order in polydisperse hard spheres by particle-level confocal microscopy. We identify the key structures as icosahedral and FCC-like order, both statistically associated with slow particles. However, when approaching the glass transition, the icosahedral order does not grow in size, whereas crystal-like order grows. It is the latter that governs the dynamics and is linked to dynamic heterogeneity. This questions the direct role of the local icosahedral ordering in glassy slow dynamics and suggests that the growing length scale of structural order is essential for the slowing down of dynamics and the non-local cooperativity in particle motion.
