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高分子―液体間ナノ界面における高分子鎖シミュレーション解析

公募研究

研究領域ソフトインターフェースの分子科学
研究課題/領域番号 23106723
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

森田 裕史  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (10466790)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード粗視化シミュレーション / 散逸粒子動力学法 / OCTA / 界面 / 溶解過程 / 膨潤 / 溶解 / 高分子鎖ダイナミクス
研究実績の概要

本研究では、粗視化シミュレーションを用いて高分子―液体間ナノ界面における界面場中における高分子鎖のコンフォメーションとダイナミクスを明らかにし、1分子鎖のサイエンスの観点から、高分子―液体間界面がソフト界面となりうるメカニズムを明らかにすることを目的として進めている。2012年度は、高分子鎖が部分的に溶けた状態について、高分子鎖の粗視化モデルを用いて構築し、シミュレーションを行った。
部分溶解するポリマーとして、溶ける粒子と溶けない粒子のランダムコポリマーとして扱うこととし、DPDモデルで記述した。結果として、下記にあげる3つの状態、4種類の構造が得られた。1)Flat swelling surface、2)Fluctuating swelling surface、3)inhomogeneous Dissolved structure、4) homogeneous Dissolved structureである。1)は、界面近傍に溶ける成分が偏析して、分子鎖スケールで膨潤構造が生成する状態を表す。2)は、界面近傍に溶ける成分が偏析するが、界面に溶ける成分が偏析できる量よりより多い成分が偏析した際に、界面の面積を稼ぐために界面に揺らぎが現れてくる状態を表す。3)は、巨大なミセル状となり、不均一な状態ではあるが、ポリマーが溶けている状態を指す。4)は、ポリマーがほぼ液体の中で均一分布しながら溶けている状態を指す。また、溶ける成分の割合と溶ける成分における溶媒粒子との間の非結合相互作用を変えた際の相図についての作成も行い、これらの構造の生成について検証することができた。
また、領域内での連携研究を目的に、粗視化シミュレーションにおける研修コースを実施し、多くの方の参加の中、将来的に連携を模索するための研修を行うことができた。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Mobility Gradient of Polystyrene in Films Supported on Solid Substrates2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Fujii, Hiroshi Morita, Atsushi Takahara, Keiji Tanaka
    • 雑誌名

      Adv. Polym. Sci.

      巻: 252 ページ: 1-27

    • DOI

      10.1007/12_2012_175

    • ISBN
      9783642343384, 9783642343391
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uptake of Water in As-spun Poly(methyl methacrylate)Thin Films2013

    • 著者名/発表者名
      Keiji Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 3 号: 11 ページ: 3516-3519

    • DOI

      10.1039/c3ra23066j

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local Conformation and Relaxation of Polystyrene at Substrate Interface2012

    • 著者名/発表者名
      Keiji Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 45 号: 11 ページ: 4643-4649

    • DOI

      10.1021/ma3007202

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mesoscale simulation of the line-edge structure during positive and negative tone resist development process2012

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Okabe, Saurabh Agarwal
    • 雑誌名

      Proc.SPIE

      巻: 8325 ページ: 83250J-83250J

    • DOI

      10.1117/12.916389

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] レジスト薄膜の溶解プロセスにおけるシミュレーション解析2013

    • 著者名/発表者名
      森田 裕史
    • 学会等名
      第15回高分子表面研究討論会
    • 発表場所
      東京理科大学森戸記念館(東京都)
    • 年月日
      2013-02-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Coarse-grained simulation of the interface between polymer and liquid2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Morita, Keiji Tanaka
    • 学会等名
      The 9th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • 年月日
      2012-12-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 界面における高分子のダイナミックス2012

    • 著者名/発表者名
      森田 裕史
    • 学会等名
      日本接着学会 接着信頼性を高めるための表面処理技術セミナー
    • 発表場所
      名古屋市工業研究所(愛知県)
    • 年月日
      2012-10-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高分子ー液体間にみられるソフト界面のシミュレーション解析2012

    • 著者名/発表者名
      森田 裕史, 田中敬二
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県)
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高分子薄膜ー液体間界面における粗視化シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      森田 裕史, 田中敬二
    • 学会等名
      第61回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2012-05-31
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 液体に接した高分子ソフトナノ界面における高分子鎖シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      森田裕史
    • 学会等名
      第92日本化学会春季年会特別企画講演ソフト界面を活かした先端化学
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Mesoscaie simulation of the line-edge structure during positive and negative tone resist development process2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Morita, Tchiro Okabe, Saurabh Asarwal, Vivek K.Singh
    • 学会等名
      SPIE advanced lithography
    • 発表場所
      San Jose Convention Center(アメリカ合衆国カリフォルーア州)
    • 年月日
      2012-02-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 水-高分子界面のモデル化と高分子鎖のシミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      森田裕史
    • 学会等名
      第31回表面科学講演大会ソフトナノテクノロシー研究部会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)(招待)
    • 年月日
      2011-12-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Dissolution process simulation of the resist film2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Morita
    • 学会等名
      International Workshop for Molecular Simulations for Polymers
    • 発表場所
      京都大学化学研究所(京都府)(招待)
    • 年月日
      2011-09-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ネガ型レジスト高分子薄膜の溶解プロセスシミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      森田裕史
    • 学会等名
      第60回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府)
    • 年月日
      2011-05-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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