도쿄 대학의 미즈노 히데요 조교, 이케다 마사시 준 교수, 도호쿠 대학의 시바 하야토 특임 조교는 유리와 통상의 고체에서 진동 특성이 본질적으로 다르다는 것을 발견했다.
고체를 두드리면 소리가 나지만, 이것은 고체에 고유한 분자 진동의 패턴이 음파이기 때문이다.음파는 공간적으로 퍼진 파이며, 「데바이 법칙」(음파의 수가 주파수의 제곱에 비례)라고 불리는 법칙에 따른다.그러나 유리에는 데바이 법칙에서는 설명할 수 없는 진동 패턴이 있는 것이 옛부터 시사되어 왔지만, 그것이 어떠한 것이며, 어떤 법칙에 따르는지는 불분명했다.
이번 연구에서는 대규모 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하고 유리에 고유한 진동 패턴을 해명하는 데 성공했다.구체적으로는, 분자 하나 하나를 취급하는 분자 시뮬레이션을 행함으로써, 유리 중에서의 분자의 진동 패턴을 상세하게 조사했다.
그 결과, 유리는 음파 이외에 음파와 완전히 다른 공간적으로 국한된 진동이 있음을 발견했다.그 진동 패턴은 공간적으로 국소화된 진동, 즉 공간 내의 일부 분자가 크게 진동하는 반면, 다른 분자는 거의 진동하지 않는 진동 패턴인 것을 알 수 있었다.
게다가, 이 국재 진동은, 데바이 법칙과는 다른 완전히 새로운 법칙에 따르는 것이 판명.즉, 유리에는 데바이 법칙에 따르는 음파와 그것과는 다른 법칙에 따른 국재 진동이 혼재하고 있는 것이 확립되었다.
이 결과는 유리가 일반적인 고체와 본질적으로 다른 것을 결정적으로 보여줍니다.이번 성과는 오랜 논쟁이 되었던 유리의 진동 특성 문제에 종지부를 치는 것으로 여겨진다.또한 유리의 열적·역학적 성질의 기초 이해가 크게 진전되어 새로운 유리 재료를 개발하는 기술로 이어질 것으로 기대할 수 있다.
