日本大阪大學研究生院基礎工學研究科的研究生友重直也（研究生二年級）及金鋼副教授和松林伸幸教授的研究團隊與東京大學的水野英如助教和築波大學的森龍也助教聯合研究，透過基於電腦理論類比，明確了玻璃狀聚合物的分子振動的「真面目」。
此次聯合研究團隊透過名爲分子動力學法的電腦模擬，再現了聚合物鏈的聚集體變爲玻璃的程序，並詳細解析了其性質（圖1）。施加剪切變形應變後測量其硬度發現，隨着一條聚合物鏈變硬，聚集體整體都會變硬。不過，研究團隊發現，聚集體整體變硬起因於玻璃特有的非仿射變形效應，相對於單鏈的硬度來說非常柔軟。
圖1：將聚合物鏈的重複分子結構視爲1個球體的聚合物玻璃分子動力學仿真照片。
另外研究團隊還發現，大多數玻璃物質都存在名爲玻色子峯的振動激發，聚合物玻璃也在太赫茲波區域觀測到了這種振動激發，並全球首次成功獲得了僅透過針對剪切變形的硬度指標——剪切彈性模數即可解釋其頻率的關係式（圖2）。這意味着，可以利用太赫茲波對塑膠等不容易發生剪切變形的力學特性進行無損和非接觸檢查，這在應用方面也是一個重要的發現。
圖2：實施剪切變形，根據内部產生的力測量聚合物鏈聚集體的硬度（左圖），其決定了名爲玻色子峯的玻璃特有分子振動的頻率（右圖）。
相關研究成果已於2019年12月20日發佈在英國綜合科學期刊《Scientific Reports》的網路版上。
論文資訊
題目：Boson peak, elasticity, and glass transition temperature in polymer glasses: Effects
of the rigidity of chain bending
期刊：《Scientific Reports》
DOI：10.1038/s41598-019-55564-2
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
