Proposal of the thermodynamic characteristics for predicting the onset of a liquid-liquid transition

预测液-液转变开始的热力学特性的提议

基本信息

批准号：
20K03790
负责人：
渕崎員弘
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的はポリアモルフィズム発現の熱学条件を整理、考察することである。昨年度、熱学的に安定な液－液転移を発現する物質を俯瞰し、相転移(状態遷移)前後での各相(状態)間のエントロピー差を見積もる重要性をレヴューにまとめた。液体や高分子系のエントロピー見積もりに対して数多くの実績があるGoddard法の非晶質状態への適用可能性について検討を行った。同方法の基本アイディアは不定形への適用を許しているはずであるが、実際は分子動力学法による拡散係数の見積もりが必要なため、非晶質状態に対してworkしない。即ち、理論として閉じていない。液体(非固体)分率の見積もりは同方法の核をなす部分であるが、複数の仮定を設け、希薄剛体球系問題に帰着させ、分率を得るための閉じた式を導出している。報告者は低密度から高密度に至る剛体球系の分子動力学法シミュレーションから定義に従った分率を直接求めたところ、半定量的に正しい値が近似式から得られることが判明した。即ち、複数の近似の粗さが打消されているようである。また、この過程で剛体球系拡散係数に対するSpeedyの経験式が密度によらず、ほぼ成立することも確認した。以上の結果をISSP Supercomputer Activity Report 2022にて報告した。上述のレヴューでとりあげた物質として液－液転移を発現するPに着目した。実際の液相のエントロピー評価法を示すことを目的に実験で得られた構造因子に逆モンテカルロ(RMC)法を適用し、動径分布関数を得る方法を示し、国際会議(LAM18於広島)で報告した。この方法も最大のメリットは複数成分から成る液体の一つの構造因子からエントロピー評価に必要な部分動径関数を一度に得られる点である。デメリットはRMCを使うための適切な初期配置の推定が困難な場合がある点である。この点に関して新たなRMC法を提案したい。

本研究的目的是整理和讨论多晶现象表达的热条件。去年，我们通过对表现出热稳定液-液转变的材料进行鸟瞰，总结了估计相变（状态转变）前后各相（状态）之间熵差的重要性。我们研究了戈达德方法对非晶态的适用性，该方法在估计液体和聚合物系统的熵方面拥有良好的记录。该方法的基本思想应该允许其应用于非晶态，但实际上它不适用于非晶态，因为它需要使用分子动力学方法来估计扩散系数。换句话说，它作为一个理论并不是封闭的。估计液体（非固体）分数是该方法的核心，但做了几个假设，将问题简化为稀刚性球系统问题，并导出了获取分数的封闭公式。演讲者直接根据从低密度到高密度的硬球体系的分子动力学模拟的定义确定了分数，发现从近似公式可以得到半定量的正确值。也就是说，多重近似的粗糙度似乎被抵消了。此外，在此过程中，还证实了无论密度如何，Speedy的硬球扩散系数经验公式几乎都成立。上述结果在 ISSP 2022 年超级计算机活动报告中进行了报告。作为上述评论中提到的物质，我们重点关注P，它表现出液-液转变。为了演示评估实际液相熵的方法，我们将逆蒙特卡罗（RMC）方法应用于通过实验获得的结构因子，以获得径向分布函数。该方法的最大优点是可以从由多种成分组成的液体的一个结构因素中一次获得熵评估所需的部分径向函数。缺点是可能很难估计使用 RMC 的适当初始配置。针对这一点，我想提出一种新的RMC方法。