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微視的トポロジカル欠陥構造の時間発展と動的安定性に着目した分子膜の変形機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18651049
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 ナノ構造科学
研究機関大阪大学

研究代表者

中谷 彰宏  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50252606)

研究分担者 土井 祐介  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10403172)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2007年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワードトポロジカル欠陥 / 計算力学 / 転位 / 乾燥泡膜 / 非線形局在モード / 曲率 / フェーズフィールド法 / 分子動力学法
研究概要

本課題は微視的トポロジカル欠陥の動的安定性と運動に着目した分子膜の変形機構の解明を目的としている。
前年度に引き続き、トポロジカル欠陥としての転位の取り扱い、非線形局在モードの解析、膜構造の原子レベルからの解析と連続体レベルの変形解析、応用としてのナノカプセルからの物質拡散について検討した。研究実績は以下のとおりである。
1.トポロジカル欠陥の周囲の応力場とひずみ場および不連続を含む変位場を理解し、計算機上での効率のよい取り扱いを可能とするPartition-of-Unity法による定式化を行い、解析コードを作成した。欠陥の階層性の例として、刃状転位(線欠陥)の列よる粒界(面欠陥)のモデル化をおこなった。
2.非線形相互作用によるエネルギー局在構造として、カーボンナノチューブに誘起される非線形局在モードについて分子動力学法を用いて検討した。
3.トポロジーおよび微分幾何学に基づいた変形体力学を用いて、流動膜モデルを定式化した。簡単な解析例として、2次元ひもモデルについて変形解析を実施した。
4.分子動力学法による膜モデルの解析として、DTAC、C18-Siからなる無水構造である乾燥泡膜のモデルを作成し、水素および酸素の透過性について調べた。
5.カプセルの形状制御を目指し、相転移により形状が変化する高分子を内包したナノカプセルの変形解析を実施した。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (21件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Selective excitations of intrinsic localized modes of atomic scales in carbon nanotubes2008

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kinoshita, Yu Yamayose, Yusuke Doi, Akihiro Nakatani and Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Physical Review, B 77

      ページ: 24307-24307

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マルチスケール解析の体系的な枠組み構築の研究2008

    • 著者名/発表者名
      松下和裕・土井祐介・中谷彰宏
    • 雑誌名

      日本機械学会講演論文集(関西支部第83期定時総会講演会) (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] トポロジカル欠陥に起因する膜の動的安定性に関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      正畠康行・中谷彰宏
    • 雑誌名

      日本機械学会講演論文集(関西支部第83期定時総会講演会) (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 表面運動する構造体による物体輸送機構の解明2008

    • 著者名/発表者名
      織田章宏・土井祐介・中谷彰宏
    • 雑誌名

      日本機械学会講演論文集(関西支部第83期定時総会講演会) (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Microstructural evolution in crystalline metal induced by plastic deformation-Atomistic study of grainsubdivision in tension, torsion and rolling-2007

    • 著者名/発表者名
      A. Nakatani and T. Shimokawa
    • 雑誌名

      Solid Mechanics and its Applications 144

      ページ: 25-35

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excitation of intrinsic localized modes in a graphene sheet2007

    • 著者名/発表者名
      Yu Yamayose, Yusuke Kinoshita, Yusuke Doi, Akihiro Nakatani and Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Europhysics Letters 80

      ページ: 40008-40008

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2次元格子系における非線形エネルギー局在と不均一構造の相互作用の解析2007

    • 著者名/発表者名
      土井祐介・中谷彰宏
    • 雑誌名

      計算工学講演会論文集 Vol.12, No.1

      ページ: 433-434

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Ni拡張転位構造近傍における水素原子拡散特性とその素課程に関する研究2007

    • 著者名/発表者名
      政家利彦・中谷彰宏・土井祐介
    • 雑誌名

      日本材料学会講演論文集(第12回分子動力学シンポジウム)

      ページ: 34-37

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 分子動力学法による乾燥泡膜の気体透過機構の研究2007

    • 著者名/発表者名
      景山泰裕・中谷彰宏・土井祐介
    • 雑誌名

      日本材料学会講演論文集(第12回分子動力学シンポジウム)

      ページ: 17-20

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 粒子モデルによる軟組織の変形解析2007

    • 著者名/発表者名
      月ケ瀬貴弥・中谷彰宏・清水惠司
    • 雑誌名

      日本材料学会講演論文集(第12回分子動力学シンポジウム)

      ページ: 21-24

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] X-FEMを用いた粒界と転位の相互作用の解析2007

    • 著者名/発表者名
      中谷彰宏・椋代雄太郎・土井祐介
    • 雑誌名

      日本機械学会講演論文集(2007年度年次大会) No.07-1

      ページ: 19-20

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 格子モデルでの局在振動構造とその安定性2007

    • 著者名/発表者名
      土井祐介・中谷彰宏
    • 雑誌名

      日本機械学会講演論文集(2007年度年次大会) No.07-1

      ページ: 39-40

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 転位と粒界の相互作用による応力場の解析(離散転位モデルと準連続体モデルの比較)2007

    • 著者名/発表者名
      椋代雄太郎・下川智嗣・中谷彰宏
    • 雑誌名

      日本機械学会講演論文集(第20回計算力学講演会) No.07-36

      ページ: 245-246

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] カーボンナノチューブにおける非線形局在モードの励起に関する分子動力学解析2007

    • 著者名/発表者名
      木下佑介・山寄優・土井祐介・中谷彰宏・北村隆行
    • 雑誌名

      日本機械学会講演論文集(第20回計算力学講演会) No.07-36

      ページ: 267-268

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 2次元FPU格子系でのIntrinsic Localized Modeの構造の解析2007

    • 著者名/発表者名
      土井祐介・中谷彰宏
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録 1543

      ページ: 227-235

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Stability and Shape Changes of Vesicle Membrance2007

    • 著者名/発表者名
      A.Nakatani, N.Tomita, T.Kakutani
    • 雑誌名

      Abstracts of the 8th Asia-Pacific Symposium on Engineering Plasticity and Its Applications

      ページ: 282-282

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 液体中における弾性膜の変形解析へのフェーズフィールド法の適用2007

    • 著者名/発表者名
      冨田直哉, 中谷彰宏, 土井祐介
    • 雑誌名

      日本機械学会講演論文集(関西支部第82期定時総会講演会) No. 074-1(6)

      ページ: 19-20

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Interaction of intrinsic localized modes with structures in anharmonic lattice systems2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Doi, A.Nakatani
    • 雑誌名

      Modeling and Simulation in Materials Science and Engineering Vol. 14, No. 5

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrogen bond dynamics and microscopic structure of confined water inside carbon nanotubes2006

    • 著者名/発表者名
      I.Hanasaki, A.Nakatani
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics 124

      ページ: 174714-174714

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 非線形相互作用によるエネルギー局在構造(非線形局在モード)と材料の原子・分子スケールでのダイナミクスへの応用2006

    • 著者名/発表者名
      土井祐介, 山寄優, 中谷彰宏, 北村隆行
    • 雑誌名

      材料 Vol. 55, No. 7

      ページ: 700-705

    • NAID

      110006570986

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Study on biphasic material model and mechanical analysis of knee joint cartilage(

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani and Asako Sakashita
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series (掲載決定)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 転位モデルによる粒界と転位の相互作用場の解析2008

    • 著者名/発表者名
      中谷彰宏・下川智嗣・椋代雄太郎
    • 学会等名
      日本金属学会2008年春季大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-03-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Microdynamics simulation in deformable body mechanics (invited)2007

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani
    • 学会等名
      XXXV International Summer School-Conference Advanced Problems in Mechanics 2007 (APM2007)
    • 発表場所
      Saint-Petersburg, Russia
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Discrete breathers in two dimensional Fermi-Pasta-Ulam lattice systems2007

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Doi and Akihiro Nakatani
    • 学会等名
      The Fifth IMACS International Conference on Nonlinear Evolution Equations and Wave Phenomena: Computation and Theory
    • 発表場所
      Athens, GA, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Elasticity analysis of stress field near dislocation in inhomogeneous material2007

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani and Yutaro Mukudai
    • 学会等名
      9th US National Congress on Computational Mechanics (USNCCM9)
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Study on biphasic material model and mechanical analysis of knee joint cartilage2007

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani and Asako Sakashita
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Nonlinear Dynamics
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] A comparison of discrete-dislocation and quasicontinuum analysis of dislocation-grain boundary interactions2007

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Mukudai, Tomotsugu Shimokawa and Akihiro Nakatani
    • 学会等名
      Third Asian-Pacific Congress on Computational Mechanics in conjunction with Eleventh Internation al Conference on Enhancement and Promotion of Computational Methods in Engineering and Science (APCOM'07-EPMESC XI)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Selective excitations of intrinsic localized modes of atomic scales in carbon nanotubes2007

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kinoshita, Yu Yamayose, Yusuke Doi, Akihiro Nakatani and Takayuki Kitamura
    • 学会等名
      Third Asian-Pacific Congress on Computational Mechanics in conjunction with Eleventh Internation al Conference on Enhancement and Promotion of Computational Methods in Engineering and Science (APCOM'07-EPMESC XI)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 計算力学ハンドブック2007

    • 著者名/発表者名
      中谷彰宏(矢川元基・宮崎則幸 編、分担)
    • 総ページ数
      680
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 機械工学便覧 基礎編 α6計算力学-Computational Mechanics-2007

    • 著者名/発表者名
      中谷彰宏(日本機械学会編、分担)
    • 総ページ数
      214
    • 出版者
      日本機械学会
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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