2007 Fiscal Year Annual Research Report
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19031019
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤原 進 Kyoto Institute of Technology, 工芸科学研究科, 准教授 (30280598)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
十河 清 北里大学, 理学部, 准教授 (30265730)
大西 楢平 東邦大学, 理学部, 特任教授 (50459822)
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| Keywords | ソフトマター界面 / 分子動カ学シミュレーション / スケール適合数理モデリング / 脂質二重層 / チューブベシクル / 分数微分方程式 |
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| Research Abstract |
ソフトマター系における界面のトポロジや変化をも含めた新しいシミュレーション法を確立するため、分子動力学的アプローチとスケール適合数理モデリングからのアプローチを並行して行い、スケールの整合性と統合の仕方の検証を行った。分子動力学的アプローチでは、脂質二重層の構造と流動性に関する粗視化分子動力学シミュレーションを行った。ここで扱う分子モデルは、2本の疎水性尾部を持つ脂質分手と水分子から成る粗視化モデルである。脂質分子内の結合ポテンシャルとして、結合伸縮ポテンシャルと結合曲げポテンシャルを考える。また、同種粒子同士、及び、親水基と水分子との間の非結合ポテンシャルは、Lennard-Jones(LJ)ポテンシャルとし、疎水基と親水性粒子(親水基と水分子)との間の非結合ポテンシャルは、LJポテンシャルの斥力部分のみとする。親水基同士、親水基とホ分子、及び、疎水基同士の間のLJポテンシャル・パラメータを変化させてシミュレーションを行つた。脂質分子1本あたりの占有面積と動径分布関数を解析した結果、親水基同士及び疎水基同士の間の相互作用の強さの増加、及び、親水基と水分子の間の相互作用の強さの減少により、脂質分子のパッキングが密になることが分かつた。一方、スクール適合数理モデリングからのアプローチでは、磁場中にあるチューブベシクルの平衡形状に関する数理解析を行った。両親媒性分子の自己集合体のひとつである「チューブ状ベシクル」を強磁場中に置くと、磁場による変形力とチューブ曲率に依存する弾性力との競合によって、チューブはさまざまな空間曲線の形状をとる。曲線に沿った長さを独立変数に取り、曲線の接ベクトルを従属変数に取って、この問題をモデル化することにより、結果としてさまざまな空間曲線形状が得られた。さらに、分数微分方程式によるソフトマターの動的特性の解析も行った。
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