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粗視化分子モデルを用いたキラル液晶相の安定化メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 16J06012
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

野澤 拓磨  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords液晶 / 分子シミュレーション / 相転移 / 核生成 / 計算高速化 / キラリティ
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,キラリティが誘起するナノ構造液晶の特性を分子レベルで明らかにし,次世代の液晶デバイス開発の設計指針を示すことを目的としている。今年度は,初年度及び昨年度に作成したGay-Berneモデルのモンテカルロシミュレーションコードを用いて,キラリティとダイポールが液晶分子の相転移に与える影響について研究した。キラリティによってスメクチック相の形成が阻害されること,またそのような場合には弱い層構造を持ったコレステリック相が出現することなどを明らかにした。また,発展的な内容として液晶分子の液滴核生成シミュレーションを行い,液晶分子の核生成は非常に高い配向状態から始まり,一度分子配向が乱れた状態を経た後に,ネマチックな液滴が生成されることを明らかにした。これらの研究成果について纏め,査読付きの国際学術論文に2件報告した。
実験系を再現するAtomisticなモデルを用いて上述の液晶相転移や核生成を研究するためには,モデルの点電荷同士の相互作用を高速に計算する必要がある。今年度はLinear-combination-based isotropic periodic sum (LIPS)法と呼ばれる高速に点電荷同士の相互作用を計算する手法において,高速フーリエ変換を組み合わせた計算方法を提案し,水バルクや気液界面系における精度や計算速度について調べた。これらの結果については査読付き国際学術論文へ第2著者として1件報告した。
また,上述の研究内容をさらに発展させるために,University of the Philippines Diliman校のRicky Nellas教授とInstitute of Pharmaceutical and Structural BiologyのMatthieu Chavent博士を訪問し,液晶の相転移や核生成における解析方法についてディスカッションを行った。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Imperial College London(英国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] TU Berlin(ドイツ)

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      2017 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Imperial College Lonodon(英国)

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      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] TU Berlin(ドイツ)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ordering in clusters of uniaxial anisotropic particles during homogeneous nucleation and growth2019

    • Author(s)
      Nozawa Takuma、Brumby Paul E.、Ayuba Sho、Yasuoka Kenji
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 150 Issue: 5 Pages: 054903-054903

    • DOI

      10.1063/1.5064410

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Central Longitudinal Dipole Interactions on Chiral Liquid-Crystal Phases2018

    • Author(s)
      Nozawa Takuma、Brumby Paul、Yasuoka Kenji
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 19 Issue: 9 Pages: 2715-2715

    • DOI

      10.3390/ijms19092715

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A fast and accurate computational method for the linear-combination-based isotropic periodic sum2018

    • Author(s)
      Takahashi Kazuaki Z.、Nozawa Takuma、Yasuoka Kenji
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 11880-11880

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30364-2

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Critical test of isotropic periodic sum techniques with group-based cut-off schemes2018

    • Author(s)
      Takuma Nozawa, Kenji Yasuoka, Kazuaki Z. Takahashi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 4185-4185

    • DOI

      10.1038/s41598-018-22514-3

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] コレステリック液晶中に現れるスメクチック構造の研究,第32回分子シミュレーション討論会2018

    • Author(s)
      野澤拓磨,Paul E. Brumby, 泰岡顕治
    • Organizer
      第32回分子シミュレーション討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] FDPSを通してアクセラレータを利用した分子動力学シミュレーションコードの開発2018

    • Author(s)
      野村昴太郎,野澤拓磨,岩澤全規, 行方大輔, 似鳥啓吾, 阿由葉翔, 泰岡顕治, 牧野淳一郎
    • Organizer
      第32回分子シミュレーション討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] アルカン分子構造が液滴均一核生成に与える影響,第32回分子シミュレーション討論会2018

    • Author(s)
      阿由葉翔, 野澤拓磨, 徐東郁,野村昴太郎, 泰岡顕治
    • Organizer
      第32回分子シミュレーション討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノチューブ内におけるコレステリック液晶の配向に関する分子シミュレーション2018

    • Author(s)
      辻之上弘晃 , 野澤拓磨, 荒井規允
    • Organizer
      第32回分子シミュレーション討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Monte Carlo studies on the phase behavior of model chiral liquid-crystals using the hybrid anchoring approach2017

    • Author(s)
      Takuma Nozawa, Paul Brumby, and Kenji Yasuoka
    • Organizer
      10th Liquid Matter Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A study on frustrated chiral liquid-crystal phases with large pitch distances by molecular simulations2017

    • Author(s)
      Takuma Nozawa, Paul Brumby, and Kenji Yasuoka
    • Organizer
      Thermodynamics 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Replica Exchange Monte Carlo Simulations of Frustrated Chiral Liquid-Crystal Phases2017

    • Author(s)
      Takuma Nozawa, Paul Brumby, and Kenji Yasuoka
    • Organizer
      The Ninth JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference (TFEC9)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Frank twist elastic constant of an achiral liquid-crystal fluid from orientational perturbations2017

    • Author(s)
      Paul Brumby, Takuma Nozawa, Martin Schoen, Andrew Haslam, George Jackson, Kenji Yasuoka
    • Organizer
      Thermodynamics 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] FDPSを用いた水の分子動力学シミュレーション2017

    • Author(s)
      野村昴太郎,岩澤全規, 行方大輔, 野澤拓磨, 泰岡顕治, 牧野淳一郎
    • Organizer
      第31回分子シミュレーション討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of anisotropic interactions on the phase behavior of chiral Gay-Berne systems2016

    • Author(s)
      Takuma Nozawa, Paul Brumby, Kenji Yasuoka
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference (ATPC)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coarse-grained simulations to investigate the phases behavior of chiral liquid crystals2016

    • Author(s)
      Takuma Nozawa, Paul Brumby, Kenji Yasuoka
    • Organizer
      Khujand Symposium on Computational Materials and Biological Sciences (KSCMBS)
    • Place of Presentation
      Khujand(Tajikistan)
    • Year and Date
      2016-09-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] キラル液晶の分子形状が相挙動に及ぼす影響の検討2016

    • Author(s)
      野澤拓磨, Paul Brumby, 泰岡顕治
    • Organizer
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2016-05-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] A theoretical research on developing SAFT for ordered fluids2016

    • Author(s)
      Takuma Nozawa, Paul Brumby, Andrew J. Haslam, George Jackson, Kenji Yasuoka
    • Organizer
      Modelling Liquid Crystals and Complex Fluids
    • Place of Presentation
      London(UK)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigating the phase behavior of chiral liquid-crystal systems via Monte Carlo simulations2016

    • Author(s)
      Takuma Nozawa, Paul Brumby, Kenji Yasuoka
    • Organizer
      Self-Assembled Soft-Matter Nanostructures at Interfaces
    • Place of Presentation
      Berlin(Germany)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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