流体数理研究分野

複雑系流動研究部門

Complex Flow Division

流体数理研究分野

Theoretical Fluid Dynamics Laboratory

(兼)教授
早瀬 敏幸
Concurrent Professor
Toshiyuki
Hayase
(兼)教授
徳山 道夫
Concurrent Professor
Michio
Tokuyama

複雑系に見られる様々な流動現象の数理学的研究 当研究室では、複雑な系{ナビエ・ストーク流・乱流・衝撃波・反応流・ナノ構造流・トポロジカル流れ、液晶高分子・生体高分子・コロイド・エマルジョンのような流れ、神経・遺伝子・進化のような情報流れ、経済・社会の情報流れ、・・・}を念頭に入れて、(1)統一的な数理流体モデル系を構築し、(2)その挙動の普遍則を導出したり、(3)流動現象研究のための計算実験系を構築し、(4)その挙動の性質を研究します。

Theoretical and computational studies on complex fluids. In complex systems, such as colloids, emulsions, liquid crystals, polymers, biopolymers, electromagnetorheological fluids, reactive flows, neural, genetic and evolutional information flows, economical and social information flows, the following studies are carried out:
A. Establishment of unified, theoretical and computational models for the above systems B. Study of universal principles for their behavior C. Establishment of computing-experimental systems for research of their fluid-flow phenomena D. Construction of nonlinear, nonequilibrium statistical physics.

ナノ・メゾスケールでの複雑流体の流動現象の解明
Dynamics of Complex Fluids in Nano and Mesoscopic Scale Regionr

近年、磁性コロイド分散系や金属ガラスなどの新奇な複雑流体が作り出され、ナノ・メゾスケールの複雑な緩和現象がその材料特性に大きな影響を与えることがわかりつつあります。そこで、これらの材料の物性制御をより効率よく行うために、統計力学的な手法と計算機実験によって、流動特性の解明を目指して研究を行っています。

Novel complex fluids such as magnetic colloidal suspensions, bulk metallic glass, and so on have been developed in recent years. The dynamics of those fluids are investigated by computer simulations based on the view point of statistical physics, because the complex relaxation processes in nano and mesoscopic region of those fluids play important role in their properties.

ガラス遷移現象のメカニズムの解明
Dynamics near Glass Crossover

窓ガラスやコップをはじめとするガラス製品は数千年前より身近で利用されており、さらに、近年、ある種の金属合金やコロイド分散系など様々な物質で、ガラス遷移現象が見いだされています。しかし、液体から過冷却液体状態と呼ばれる液体とは異なる複雑な動的緩和現象を示す領域をへて非晶質へと固化するガラス化のメカニズムは、未だ、理論的に未解明であり、ガラスの制作も経験的な手法に頼っています。そのため、このガラス遷移現象の解明は、重要な研究課題となっています。特に我々のグループでは、ガラス化に向かう液体状態から過冷却液体状態におけるダイナミクスに注目することにより、様々な系で起こるガラス遷移現象を統一的に理解することを目指しています。これらの研究が進むことにより、より高性能のガラスの制作やより高度なガラス形成過程のコントロールが可能となることが期待されてます。

Glass had been in use for window, cup, bead, and so on, from several thousand years ago.
In recent decades, it was found that various materials, that is, some kinds of metallic alloys, and colloidal suspensions, are also glass formers. However, it is still difficult to understand the mechanism of the glass crossover phenomena from liquid to glass theoretically. Even today, glass products are made by empirical rules. Therefore, it is important to understand how glass former liquid becomes glass. We focus the dynamics near the glass transition point, because the complex relaxation process occurs at the region called supercooled liquid state. Our objective is finding the universality and differences of glass crossover phenomena in diverse systems theoretically. These studies are basis of finding novel glass formers and the high accurate management of glass forming process.

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