トポロジーによるソフトマターの分子間相互作用の制御

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05255
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 鈴木 次郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 研究機関講師 (40415047)
• Project Period (FY): 2015-10-21 – 2019-03-31
• Keywords: リングポリマー / 分子間相互作用 / トポロジー

Outline of Annual Research Achievements

本課題は平成27年10月に採択/課題開始となり半年の遅延が発生した。平成28年2月までリングポリマーの分子間相互作用を求めるためのシミュレータの研究開発とプログラムのソースコードの検証作業を行った。FCC格子をもちいたモンテカルロ法をもちいるが、セグメント間相互作用を第1近接だけでなく第2近接も考慮できるように改良を行うとともに、計算効率の向上を目指した。計算結果の検証作業を行った後、相互陥入型(catenated-ring)の分子間相互作用について計算を開始した。特に、trivial-ringを組み合わせた場合のかみ合った分子間の相互作用について検討を行い、3月末には一部のデータ解析を開始した。平成28年度にはこの結果を基に、論文発表を行える予定である。
上記と平行し、バルク中におけるリング型ブロック共重合体の分子間相互作用を検討することで、分子のトポロジーによって制御されるミクロ相分離構造についても検討を行い、ある特定の条件で二次元の周期構造の異方性を持つ構造の発現の可能性を見いだした。27年度末にはこの構造の存在の安定性の観点から検討を行い、実験的にも充分に安定して存在し得ることを確かめ、その後特性評価に着手した。
本課題は半年遅れで採択され、また27年度は課題初年度であるために成果の公表は行えなかった。しかし、上記のように希薄溶液中とバルク中において、分子のトポロジーによる分子間相互作用の制御について成果が上げられつつあり、来年度は論文発表に向けて準備を行える状態である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

課題採択が半年遅れであったため開始が大幅に遅れたが、シミュレータの研究開発期間を大幅に短縮するとともに、計算時間が比較的短時間で終了できる希薄溶液中の孤立状態の高分子鎖の問題から着手し、またバルク中状態の相分離構造についても検討した。これらによって論文発表に耐えうる成果が出つつある。
全体としては課題遂行は(やむを得ない理由で半年程度)遅れ気味だが、良い成果が出つつある。

Strategy for Future Research Activity

本研究では大量のシミュレーション計算の結果(生データ)が出力されるため、データ解析の自動化が必須である。28年度初頭はデータ解析の自動化の環境整備が必要である。
上記に示す希薄溶液における相互陥入型リングポリマーの分子間相互作用について解析を進め、学会での報告とともに、評価の高いジャーナルに報告を行う予定である。一方でバルク中でのリング型ブロック共重合体が創る新規なミクロ相分離構造を見いだしたので、これについても特性評価を含めて解析を進め、成果の公表を行う予定である。

Causes of Carryover

課題採択が半年遅れたため、27年度初頭に当面必要な消耗品を別予算で購入した。
また、旅費についても、別予算での執行を計画したために本課題での執行ができなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究が順調に遂行できれば、シミュレーション結果の解析に使用する計算機やソフトウエアの購入を28年度行うため、昨年度からの繰越金を合わせて執行する。また旅費についても積極的に成果報告を行う。