2013 Fiscal Year Research-status Report
散逸粒子動力学シュミュレーションによるJanusナノ粒子の自己集合形態の予測
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25870229
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
荒井 規允 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (80548363)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 分子シミュレーション / 自己集合 / ナノ粒子 / 散逸粒子動力学法 |
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| Research Abstract |
本研究成果の目的は，複雑な形状や化学相互作用を有した異方性ナノ粒子（Janusナノ粒子）について分子シミュレーションを行い，自己集合過程や自己集合構造を系統的に分類することである．この研究によって，実際の実験の前に発現する機能の予測を立てること が可能となり，新規ナノデバイス設計の際に試行実験回数や費用を大幅に削減することが可能となる．
その目的に対し，初年度は主にプログラム開発を行った．具体的には粒子数，圧力，温度一定のアンサンブルのプログラムの開発と剛体粒子を取り扱うことのできるプログラムの開発を行い，プログラムコードの妥当性を確認した．このプログラムを用いたナノチューブ内のトリブロックJanus粒子の自己集合形態についての研究を行い，J. Chem. Theory Comput.に発表した．(N. Arai et al., Self-Assembly of Triblock Janus Nanoparticle in Nanotube, 9, 179 (2013).)また，Janusナノ粒子とベシクルとの衝突および衝突後の安定構造に関する研究についても実施し，Nanoscaleに発表した．(N. Arai et al., A Vesicle Cell under Collision with a Janus or Homogeneous Nanoparticle: Translocation Dynamics and Late-Stage Morphology, 5, 9089 (2013).)
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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
初年度で予定していたシミュレーションプログラムの開発および計算系の構築については，滞り無く完了した．そして既に実験で得られている自己集合構造の再現についても，一部の特徴的な平衡図を得ることができた．その一方で，計算コードの並列化による演算の高速化については，比較的簡単な手法（openMP）のみに留まっており，GPU等の順汎用計算機用のコード開発には至っていない．今後は並列化にも時間を割いて，研究を進める予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題はおおむね順調に進展しているため，これまでと大きくは変わらず研究を推進していく予定である．具体的には，科研費補助金で購入した計算機を用い，ナノ粒子の形状に関する様々なパラメータのシミュレーションを行う．シミュレーション結果を解析し，ナノ粒子の自己集合形態の予測を行う．得 られた研究成果は，投稿論文や学会発表によって公表する予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
まず物品費に関しては，当初計画していたより，計算機を安く購入できたことが挙げられる．また，旅費に関しては，学事日程と合わず予定していた研究討議や出張に行く時間がなかったことから，残額が生じた．
本研究課題では，計算機のコア数が多いほど研究の進捗や信頼性が高くなるため，シミュレーション計算機やストレージ用のハードウェアの購入を予定している．また，新たな結果が得られる年度であるため，研究課題に関する議論や情報収集のための学会発表や研究相談に使用を考えている．
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