2012 Fiscal Year Research-status Report
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24540441
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
高野 宏 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90154806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萩田 克美 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 応用科学群, 講師 (80305961)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 非線状高分子 / 粗視化高分子模型 / シミュレーション / 緩和モード解析 / 緩和モード / 緩和率 |
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| Research Abstract |
１．排除体積相互作用を取り入れ、流体力学的相互作用を無視した粗視化高分子模型を用いてシミュレーションを行い、次の非線状高分子を調べた。
（１）孤立樹枝状高分子に対し、ブラウン動力学シミュレーションを行い、緩和モード解析の方法を適用し、緩和モードと緩和率を評価した。樹枝状高分子の構造は、中心での分岐数、中心以外の分岐点での分岐数、分岐点間の高分子の長さというパラメターで特徴付けられる。外側の枝から内側に向かって階層的に緩和が起こることを仮定し、枝の交換に対応する反対称緩和モードに対し、緩和率がこれらのパラメターにどう依存するかのスケーリング則を導出した。シミュレーションから得られた緩和率のパラメター依存性は、導いたスケーリング則と良く一致していた。
（２）孤立星型高分子に対し、分子動力学シミュレーションを行い、排除体積相互作用が無いときの緩和モードの自己相関関数を計算し、その長時間での振舞いから緩和率を評価した。星型高分子の構造は、中心での分岐数と、各枝の長さというパラメターで特徴付けられる。枝の交換に対して符号を変えない対称緩和モードの一番遅い緩和率のパラメター依存性は、従来の理論で予想されている、星型高分子の全体の形の揺らぎに対応する緩和率のスケーリング則と良く一致していた。これに対し、反対称モードの一番遅い緩和率は、枝の位置の交換に対応する緩和率のスケーリング則とは僅かに異なっていた。この点に関しては、更なる検討が必要である。
２．分岐した枝の長さが揃っていないようなヘテロな形状をもつ孤立非線上高分子の遅い緩和モード・緩和率を効率良く評価する方法を検討した。高分子の構造を記述する連結行列、主成分分析、早い時刻での緩和モード解析などで仮のモードを評価し、それらのモードの時間相関行列に対し緩和モード解析を行うことで、遅い緩和モードを評価する方法について、有効性を比較検討した。
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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
本年度の研究計画では、孤立非線状高分子の緩和の解析を終了する予定であった。孤立樹枝状高分子の緩和に関しては、理論的に予想した結果とシミュレーションから得られた結果が良い一致を示し、確実に理解が進んだ。他方、孤立星型高分子に関しては、理論的予想と僅かに異なる結果がシミュレーションより得られ、更なる検討が必要となった。この結果、次年度も引き続き孤立星型高分子の緩和について解析することになり、当初の計画よりやや遅れることとなった。
樹枝状高分子、星型高分子以外の非線状高分子の孤立系に関し、分岐した枝の長さが揃っていないようなヘテロな形状をもつ非線状高分子の解析を検討するなかで、各枝の長さの比を変化させることで、形状の移り変わりとともに動的性質が変化していくことがわかってきた。これは、当初の計画では扱う予定のない新しい展開で、次年度以降も引き続き調べて行くことで研究目的に大きく寄与すると考えられる。
以上の２点を考えると、当初の研究計画からはやや遅れた面もあるが、新しい方向性も見い出され、研究目的に対する達成度としては、全体としてはおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
交付申請時の研究計画からは、やや遅れた面もあるが、研究計画で扱う予定であった系を順次調べていく。それとともに、分岐した枝の長さが揃っていないようなヘテロな形状をもつ分岐高分子に対し、枝の長さの比を変化させることで、形状の変化とともに動的性質がどのように変化していくかという、当初の研究計画にはなかった問題にも取り組む。研究内容が増えるため、扱う非線状高分子の種類を厳選することが必要になることも考えられる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度はシミュレーションおよび解析を行うワークステーションを導入し利用するために研究代表者の直接経費の大部分を使用した。結果として、僅かに残額が生じてしまった。次年度は、交付申請書のとおり、大容量のディスクシステムを導入する予定であるが、当該助成金をその費用の一部にあてることで、できる限り大容量のディスクシステムを導入する予定である。
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