| 研究課題/領域番号 |
20H00129
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
山本 量一 京都大学, 工学研究科, 教授 (10263401)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
2023年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2022年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2021年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2020年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
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| キーワード | ソフトマター / シミュレーション / 流体力学 / 直接数値計算 / コロイド分散系 / 微粒子分散系 / マイクロスイマー / アクティブマター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
メソフルイド分散系とは、相分離流体や高分子流体などのメソスケールの構造を有する流体中に粒子が分散した状態を表す名称である。メソフルイド分散系の内部には非常に遅いダイナミクスが存在するため、ミクロな分子シミュレーションを用いることは現実的でない。また内部に非平衡状態が容易に出現するため、マクロな計算流体力学をそのまま適用することもできない。注目するメソスケールの時間変化を捉えられる直接数値シミュレーション手法の開発が必要である。本研究では手法の構築にとどまらず、第三者が利用可能なソフトウェアを開発・公開することで、ソフトマター分野における計算科学の社会実装を目指す。
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| 研究成果の概要 |
ミュレーションによる実用的なソフトマターの材料・プロセス設計を想定し，3つの研究項目:1）ナノ微粒子分散系のダイナミクス，2）コロイドガラス系のダイナミクス，
3）アクティブ粒子系のダイナミクス，について，マルチスケール・マルチフィジックスシミュレーションを適用し，成果を得た.特に，細胞の集団運動に対する細胞周期の役割や，粘弾性流体中でのマイクロスイマーの回転および泳動形態による泳動速度が変化するメカニズム，水溶液中を自己推進する触媒型マイクロモーターの推進機構の理解に関して，大きな成果を得ることに成功した.
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
分子動力学法や計算流体力学法など，既存のシミュレーション法ではソフトマターの膨大な自由度のごく一部しか同時に扱うことが出来ず，異なるスケールの運動を同時にまるごとシミュレーションすることは不可能であった.我々は，この問題を解決するために粗視化モデリングとマルチスケール・マルチフィジックスモデリングの2つのアプローチを用いてこの分野の研究を牽引している. これまでは純粋に科学的・学術的な興味が主体であり，材料やプロセスを設計するためのツールとして使える段階に至っていなかったが，本研究の成果はその克服につながるものである．
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