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超低温水の流動化転移は数分子の刺激で誘発される

2026年10月29日arXiv: 2610.37562v1

超低温水(220 K)で、数分子だけに外力を与えると液体が急速に流動化する転移が観測された。外力は各活性分子の瞬時移動方向に 10 ps をかけ、30 ps は停止にして、40 ps の周期で繰り返す。これにより分子は周囲のカギ(テカゲ)を抜けやすくなり、局所的に温度が上昇したような効果が現れる。

転移は外力が約 3.5 pN(タンパク質モーターが生み出す力と同程度)で最も顕著になる。α₂(動的非均質性を示すパラメータ)が最大に達し、Stokes–Einstein 法の破綻が最も強く現れる。これは協調運動が急増したことを示している。

ただし、計算に用いたシステムは有限サイズであるため、実際のピークの高さや拡散率の跳ね上がりは制限される。さらに研究は 220 K の単一条件と TIP5PE 水モデルで実施されたため、他の温度やモデルでは結果が変わる可能性がある。

元論文

Activation force dependence of the fluidization transition in supercooled active water

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