2016 Fiscal Year Annual Research Report
高分子/界面活性剤系のハイブリッド密度汎関数理論の構築
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26287096
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
川勝 年洋 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20214596)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ハイブリッド理論 / 高分子 / 界面活性剤膜 / 粘弾性 / 配向秩序 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子と界面活性剤の複合系は、マルチスケールの現象が共存する代表的なソフトマター系である。申請者の研究グループでは、これらの系のミクロな構造の寄与を取り入れつつ、粗視化されたスケールでの場の理論(密度汎関数理論）を構築してきた。本研究計画の目的は、この従来の研究の方針を一層推し進め、粒子描像と連続場の描像を組み合わせた「ハイブリッド密度汎関数理論」を一貫したコンセプトの元に定式化し、ソフトマターの基本的問題に適用することで、この方法論の正当性を証明することにある。
本研究の具体的なターゲットとしては、高分子/界面活性剤膜の複合系の動力学、棒状分子と生体膜との相互作用による構造形成、高分子の結晶化過程の動力学などを取り上げ、これらの系に対して粗視化された分子シミュレーション/粗視化分子の統計理論と連続場(自己無撞着場)を用いた解析理論とを組み合わせたハイブリッドシミュレーション法を適用した。高分子/界面活性剤膜の系については、界面活性剤の作る2分子膜を粒子－連続場ハイブリッドモデルを用いて再現し、ここに格子ボルツマン法を用いて流体力学を導入して、膜の変形挙動を解析した。棒状分子と膜の構造形成に関しては、等方相にある棒状分子の液体を界面活性剤膜に接しさせた系のモンテカルロシミュレーションを行い、膜近傍での棒状分子の配向秩序化過程を詳しく再現することに成功し、さらに膜の連続体モデルを用いた理論解析から、この配向秩序化の機構を説明した。高分子結晶化については、高分子鎖の分子モデルを用いて高分子鎖の配位の確率分布を計算し、粗視化された場の理論であるGinzburg-Landau理論と組み合わせることで、高分子の結晶化においてスピのダル分解が生じる可能性を示唆した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
H28年度に雇用を予定していた研究補助員の候補者が雇用直前に他の予算で雇用されたことにより、本研究を遂行する能力を持った研究補助員を見付けることができなかったことにより、研究の振興に後れを報じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度の早期に研究補助員を雇用し、シミュレーションの実行と論文お作成を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
H28年度に雇用を予定していた研究補助員の候補者が雇用直前に他の予算で雇用されたことにより、本研究を遂行する能力を持った研究補助員を見付けることができなかったことにより、人件費に余剰金が出た。加えて、この研究補助員が出張するための旅費の予算にも余剰が出た。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H29年度の早い段階で研究補助員を雇用し、雇用費と旅費に充てる。また、この研究補助員が使用するパーソナルコンピュータを購入する。
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