Generic efficient simulation schemes for entangled polymers
| Project/Area Number |
23K22460
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| Project/Area Number (Other) |
22H01189 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
増渕 雄一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40291281)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
畝山 多加志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10524720)
土肥 侑也 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10784770)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | rheology / viscoelasticity / diffusion / molecular simulations / 高分子 / からみあい / レオロジー / ダイナミクス / ブレンド / 粗視化 / 分子シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
高分子液体は分子運動が極めて遅いため，通常の分子シミュレーションで扱うことが困難な系である．本研究はこの問題を解くために新しい分子モデルを提案し，多様な系での高速計算を実現できるシミュレーション手法を開発する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究「からみあい高分子系の汎用高速計算法」は多様なからみあい高分子系の動力学を高効率に予測解析するための手法開発を目的とし，実施者が独自に開発しているMulti-chain slip-spring (MCSS) モデルを1)相溶ブレンド/共重合系，2)長鎖分岐系，に適用できるように拡張している． 相溶ブレンド/共重合系では，ビーズ間相互作用として液体論に基づくポテンシャルを導入して試行している．またRouseビーズの易動度と仮想バネの組み替えについてモード結合理論に基づく定式化を模索している． 長鎖分岐系においては分岐点周辺での仮想バネの組み替えアルゴリズムを検討している．
上記１，２の検討の途上，まずモデルで対象とする粒子の粗視化レベルの特定が必要となった．粗視化レベルはモデルが含むパラメーターに依存するが，従来は計算の都合やモデルの成り立ちから直感的に選ばれた値を経験的に用いていた．そこで本年度はこれらのパラメーターを系統的に変化させて粗視化レベルとの関係を明らかにした．結果はJ Phys Chem B誌に招待論文として掲載され，表紙にも選ばれた．
また粗視化に付随して生じる粗視化セグメントの摩擦係数の検討も行った．従来は摩擦係数は粗視化レベルのみによるとされており，上述の検討でも平衡状態であればこの従来の考え方に則していた．しかし高速流動下では低下する．これを非線形レオロジーの実験データと比較して議論し，論文２報を出版した．うち１報は国際共著論文である．
この他，長鎖分岐高分子の計算の応用として，分岐高分子のゲル化の計算も実施し，論文を２報出版した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね順調と評価する． 研究本来の目的である高分子ブレンドについては理論的な扱いの困難から進展が遅れている．また分岐高分子についても，分子そのものの運動が遅いため計算コストがかかっており出版には時間がかかっている． これらの状況は開始時に想定されていたことではあるが，さらに進展させていく必要があると認識している． その一方で，検討の途中に分った事柄を系統的に詰めて論文出版に繋げている．また関連テーマでも論文は出版できている． このようなことから研究全体としては順調といえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り進めていく．長鎖分岐系についてはデータが蓄積されてきているので，解析結果を早期に出版する．またブレンド系のモデル化において仮想バネの運動に検討が必要となり，論文を執筆している．さらに手法の汎用性を示すために，広く用いられているDPD法との比較も並行して実施しており，データが揃い次第出版する．
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Report
(1 results)
Research Products
(19 results)
