우리의 주위에 있는 많은 플라스틱은, 고분자 사슬이 다수 집합해 굳어져 되어 있다.플라스틱이 고체화되는 과정에서는 고분자 사슬이 서로 방해하기 위해 결정과 같은 규칙적인 분자 배열이 아니라 창유리와 같은 불규칙한 분자 배열이 되지만, 왜 많은 고분자 사슬이 모이면 창유리와 같이 단단해지는지, 그 성질의 분자 수준으로부터의 해명은 이루어지지 않았다.
오사카 대학, 도쿄 대학, 쓰쿠바 대학의 공동 연구 그룹은 고분자 사슬의 집합체가 유리화하는 과정을 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 재현하고 고분자 사슬을 서서히 딱딱하게 할 때 집합체 전체의 성질이 어느 정도 이와 같이 변화하는지를 상세하게 해석하였다.
우선, 전단 변형이라고 불리는 변형을 가하여 내부에 생기는 힘의 크기를 계측하고, 전단 변형에 대한 경도를 정량화한 결과, 고분자 사슬 1개가 단단해짐에 따라 집합체 전체도 단단해졌다.그런데, 변형 후에 각각의 고분자 사슬이 크게 변형해 버리는 유리 특유의 비아핀 변형이 일어나는 결과, 체인 1개의 경도에 대해 시스템 전체의 경도는 상대적으로 매우 부드러워지는 것을 알 수 있다. 했다.
다음으로, 고분자 사슬에 있어서의 분자 진동의 상태를 특징짓는 진동 상태 밀도를 계산한 바, 많은 유리 물질에 있어서 관측되는 보존 피크라고 불리는 진동 여기가, 고분자 유리에서도 테라헤르츠파 영역에서 관측되는 것을 발견했다.또한, 보존 피크의 진동수는 고분자 사슬의 경도에 따라 변화하고 있으며, 어긋남 변형에 대한 경도의 지표인 전단 탄성률에만 의존한다는 매우 간단한 관계식으로 설명할 수 있는 것도 밝혔다.
이것은 테라헤르츠파를 이용하여 플라스틱의 어긋남 변형의 어려움 등의 역학 특성을 비파괴 검사할 수 있는 것을 의미하고 있어 응용상 중요한 지견이라고 할 수 있다.본 성과에 의해, 고분자가 유리화하는 「유리 전이」 현상의 해명을 향한 이론적 진전이 가속될 것도 기대할 수 있다.
