動的異質性

動的不均一性は、液体状態からガラス状態への相転移を起こすときのガラス形成材料の挙動を表します。動的不均一性では、ガラス状態への冷却のダイナミクスが材料内で変化を示します。

ポリマーの特性には粘弾性があり、合成または天然のものがあります。ポリマー液体を結晶化せずに凝固点以下に冷却すると、過冷却液体になります。過冷却液体をさらに冷却するとガラスになります。^[1]

ポリマーが急速冷却によってガラスになる温度をガラス転移温度 T g といいます。この温度 では_、粘度は冷却速度に応じて 最大 10 ^{13ポアズに達します。}

ポリマーからガラス状態への相転移が起こる可能性があります。ポリマーのガラス転移には、緩和時間、粘度、ケージのサイズなど、多くの決定要因があります。低温ではダイナミクスが非常に遅くなり (鈍くなり)、緩和時間はピコ秒から秒、分、またはそれ以上に増加します。高温では、相関関数には、非常に短い時間の弾道領域 (粒子が相互作用しない) と微視的領域があります。微視的領域では、相関関数は高温で指数関数的に減少します。低温では、相関関数には、粒子が低速緩和と高速緩和の両方を起こす中間領域があります。低速緩和は、ガラス系にケージがあることを示しています。ガラス状態では、密度は均一ではありません。つまり、粒子は空間内で異なる密度分布に局在しています。これは、システム内に密度の変動があることを意味します。温度は運動エネルギーに正比例し、粒子が互いに局所領域に閉じ込められるため、粒子のダイナミクスは非常に遅くなります。粒子はこれらのケージ内でラトル運動をしており、互いに協力しています。ガラス状ポリマー内のこれらの領域はケージと呼ばれています。中間領域では、各粒子は独自の異なる緩和時間を持ちます。^[2]

これらすべての場合のダイナミクスは異なるため、小規模では、システム全体のサイズに比べてシステム内に多数のケージが存在します。これは、システムのガラス状態における動的不均一性として知られています。動的不均一性の測定は、非ガウスパラメータ、4点相関関数（動的感受性）、3時間相関関数などの相関関数を計算することによって行うことができます。^[3]

• ベルティエ、ルドヴィック。ビロリ、ジュリオ。ブショー、日本;ルカ・チペレッティ;ザールロース、ヴィム・ヴァン (2011)。ガラス、コロイドおよび粒状媒体における動的不均一性。ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。ISBN 978-0-19-969147-0。