実用的ソフトマター材料設計への粗視化シミュレーションの応用

• 研究課題/領域番号: 23244087
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山本 量一 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10263401)
• 研究分担者: 谷口 貴志 京都大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60293669)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 38,610千円 (直接経費: 29,700千円、間接経費: 8,910千円); 2013年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2012年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2011年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
• キーワード: 計算科学 / 計算物理学 / 化学物理 / 統計力学 / 高分子構造・物性 / 科学物理 / 計算物理

研究概要

コロイド分散系の直接数値シミュレーションを実現する独自の方法(SP法)を開発した．SP法はコロイド分散系内の静電的・流体力学的相互作用を正しく考慮し，Newton-Euler方程式・ 移流拡散方程式・Navier-Stokes方程式を同時に矛盾なく解くことで，コロイド粒子・イオン・ホスト流体を正しく時間発展させる．本研究では，SP法を1) 圧縮性流体分散系，2) 自己推進粒子分散系，3) 任意形状剛体粒子分散系に適用することに成功した．ソフトウエアはKAPSEL ホームページ [http://www-tph.cheme.kyoto-u.ac.jp/kapsel/]からダウンロード出来る．

研究成果

• [雑誌論文] Diffusion of colloidal particles in swimming suspensions (2014)
  • 著者名/発表者名: John J. Molina and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Molecular Physics 巻: 112 号: 9-10 ページ: 1389-1397
  • DOI: 10.1080/00268976.2014.903004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct numerical simulations of rigid body dispersions. I. Mobility/Friction tensors of assemblies of spheres (2013)
  • 著者名/発表者名: John J. Molina and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 139 号: 23 ページ: 234105-234105
  • DOI: 10.1063/1.4844115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sedimentation of non-Brownian spheres at high volume fraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Adnan Hamid, John J. Molina, and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 9 号: 42 ページ: 10056-10068
  • DOI: 10.1039/c3sm50748c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Velocity relaxation of a particle in a confined compressible fluid (2013)
  • 著者名/発表者名: Rei Tatsumi and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 138 号: 18 ページ: 184905-184905
  • DOI: 10.1063/1.4804186
  • NAID: 120005298337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Propagation of hydrodynamic interactions between particles in a compressible fluid (2013)
  • 著者名/発表者名: Rei Tatsumi and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Fluids 巻: 25 号: 4 ページ: 46101-46101
  • DOI: 10.1063/1.4802038
  • NAID: 120005245139
  • 査読あり
• [雑誌論文] General constitutive model for supercooled liquids : Anomalous transverse wave propagation (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mizuno and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 110 号: 9 ページ: 95901-95901
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.095901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct numerical simulations of anisotropic diffusion of spherical particles in sedimentation (2013)
  • 著者名/発表者名: Adnan Hamid and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 87 号: 2 ページ: 22310-22310
  • DOI: 10.1103/physreve.87.022310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sedimentation at Finite Peclet Number : Direct Numerical Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Adnan Hamid and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc 巻: 1518 ページ: 444-447
  • DOI: 10.1063/1.4794612
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic velocity fluctuations and particle diffusion in sedimentation (2013)
  • 著者名/発表者名: Adnan Hamid and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 82 号: 2 ページ: 24004-24004
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.024004
  • NAID: 210000132405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of hydrodynamic interactions on rapid Brownian coagulation of colloidal dispersions (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Matsuoka, Tomonori Fukasawa, Ko Higashitani, and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 86 号: 5 ページ: 51403-51403
  • DOI: 10.1103/physreve.86.051403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acoustic wave propagation through a supercooled liquid : A normal mode analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Matsuoka, Hideyuki Mizuno, and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 81 号: 12 ページ: 124602-124602
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.124602
  • NAID: 40019525188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct numerical simulation of dispersed particles in a compressible fluid (2012)
  • 著者名/発表者名: Rei Tatsumi and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 85 号: 6 ページ: 66704-66704
  • DOI: 10.1103/physreve.85.066704
  • NAID: 120004287847
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical Responses and Stress Fluctuations of a Strongly Sheared Supercooled Liquid (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mizuno and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. E 巻: 35 号: 4 ページ: 29-29
  • DOI: 10.1140/epje/i2012-12029-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical heterogeneity in a highly supercooled liquid under a sheared situation (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mizuno and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 136 号: 8 ページ: 84505-84505
  • DOI: 10.1063/1.3688227
  • 査読あり
• [雑誌論文] Re-entrant transition in the shear viscosity of dilute rigid rod dispersions (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Kobayashi and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 84 号: 5 ページ: 51404-51404
  • DOI: 10.1103/physreve.84.051404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical heterogeneity in a highly supercooled liquid : Its correlation length, intensity, and lifetime (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mizuno and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 84 号: 1 ページ: 11506-11506
  • DOI: 10.1103/physreve.84.011506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation studies of microstructure of colloids in sedimentation
  • 著者名/発表者名: Adnan Hamid, John J. Molina, and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: Molecular Simulation 巻: (accepted)
  • 査読あり
• [学会発表] コロイド・微粒子分散系*の直接数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本量一
  • 学会等名: 高分子学会ポリマーフロンティア21
  • 年月日: 2014-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] Acoustic vs. Viscous Momentum Transports between Colloidal Particles (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: The AIMR International Symposium 2014 (AMIS 2014)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] コロイド・微粒子分散系の直接数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本量一
  • 学会等名: 高分子学会ﾎﾟﾘﾏｰﾌﾛﾝﾃｨｱ21
  • 発表場所: 東京都
  • 招待講演
• [学会発表] コロイド粒子～自己推進微生物の粗視化モデリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本量一
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第14回秋期技術交流フォーラム
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 2013-10-26
  • 招待講演
• [学会発表] コロイド・微粒子分散系の直接数値計算 : SPM/KAPSEL の概要 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本量一
  • 学会等名: 新化学技術推進協会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2013-04-05
  • 招待講演
• [学会発表] Smoothed Profile Method for DNS of Particle Dispersions (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: 3rd International Conference on Molecular Simulation (ICMS-2013)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Simulations of colloids and self-propelled particles with fully resolved hydrodynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: Physics of Complex Colloids (COMPLOID-2013)
  • 発表場所: Ljubljana, Slovenia
  • 招待講演
• [学会発表] Acoustic momentum transport in colloidal dispersions (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: International Soft Matter Conference 2013
  • 発表場所: Roma, Italy
  • 招待講演
• [学会発表] ソフトマターの計算科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本量一
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢市
  • 招待講演
• [学会発表] Modeling and applications of particle-hydrodynamics hybrid method for self-propelled particles (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: John von Neumann Institute for Computing (NIC) workshop "Hybrid particle-continuum methods in computational materials physics"
  • 発表場所: Juelich, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] コロイド・微粒子分散系の直接数値計算：SPM/KAPSELの概要 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本量一
  • 学会等名: 新化学技術推進協会
  • 発表場所: 東京都
  • 招待講演
• [学会発表] Simulations of Colloids and Self-propelled Particles with Fully Resolved Hydrodynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: Workshop on the Open Problems of the Glass Transition and Related Topics
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Computational Science for Soft Materials (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: The 1st Kyoto and Saudi Arabian Universities Workshop
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Multiscale simulations of polymeric flow (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: Conference on Computational Physics (CCP2012)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Simulations of self-propelled particles with fully resolved hydrodynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: Lorentz Center international workshop on "Modelling the dynamics of complex molecular systems"
  • 発表場所: Leiden, The Netherlands
  • 招待講演
• [学会発表] A general constitutive model for supercooled liquids : mechanical response to 3-dimentional flow (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: WPI-AIMR Workshop "Structure and Dynamics of Glass -Bridging mathematics and material science-"
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Multiscale Simulations for Polymeric Flow : Particle-CFD Coupling Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: KITP conference on "Modeling soft matter : linking multiple length and time scales"
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Multiscale Simulations for Polymeric Flow: Particle-CFD Coupling Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: KITP conference on "Modeling soft matter: linking multiple length and time scales"
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
  • 招待講演
• [学会発表] A general constitutive model for supercooled liquids: mechanical response to 3-dimentional flow (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: WPI-AIMR Workshop "Structure and Dynamics of Glass -Bridging mathematics and material science-"
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] DNS of hydrodynamically interacting colloids and self-propelling particles (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: CECAM workshop on "Fluid-structure interactions in soft-matter systems: from the mesoscale to the macroscale"
  • 発表場所: Prato, Italy
  • 招待講演
• [学会発表] DNS approach for the dynamics of colloidal dispersions
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto
  • 学会等名: 14th Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [図書] "Simulating colloids and self-propelled particles with fully resolved hydrodynamics using the smoothed profile method (SPM)" in Hybrid Particle-Continuum Methods in Computational Materials Physics (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yamamoto, John J. Molina, Rei Tatsumi
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: John von Neumann Institute for Computing (NIC)
• [図書] "Chapter 8 : Computer Simulations of Charged Colloids : 1. Mesoscopic Modeling" in Electrical Phenomena at Interfaces and Biointerfaces : Fundamentals and Applications in Nano-, Bio-, and Environmental Sciences (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama, Kang Kim, and Ryoichi Yamamoto, Wiley
  • 総ページ数: 14
• [図書] "Chapter 9 : Computer Simulations of Charged Colloids : 1. Mesoscopic Modeling" in Electrical Phenomena at Interfaces and Biointerfaces : Fundamentals and Applications in Nano-, Bio-, and Environmental Sciences (2012)
  • 著者名/発表者名: Kang Kim, Yasuya Nakayama, and Ryoichi Yamamoto, Wiley
  • 総ページ数: 11
• [図書] "Computer Simulations of Charged Colloids: 1. Mesoscopic Modeling" in Electrical Phenomena at Interfaces and Biointerfaces: Fundamentals and Applications in Nano-, Bio-, and Environmental Sciences (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama, Kang Kim, and Ryoichi Yamamoto
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: Wiley
• [図書] "Computer Simulations of Charged Colloids: 2. Electrophoresis and Sedimentation" in Electrical Phenomena at Interfaces and Biointerfaces: Fundamentals and Applications in Nano-, Bio-, and Environmental Sciences (2012)
  • 著者名/発表者名: Kang Kim, Yasuya Nakayama, and Ryoichi Yamamoto
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: Wiley
• [備考] KAPSEL HomePage
  • URL: http://www-tph.cheme.kyoto-u.ac.jp/kapsel/
• [備考] KAPSEL HomePage
  • URL: http://www-tph.cheme.kyoto-u.ac.jp/kapsel/
• [備考] KAPSEL HomePage
  • URL: http://www-tph.cheme.kyoto-u.ac.jp/kapsel/
• [備考] KAPSEL HomePage
  • URL: http://www-tph.cheme.kyoto-u.ac.jp/kapsel/