空間不均一を伴う高分子系のミクロからマクロにわたる動力学理論

2008 年度 自己評価報告書

• 研究領域: 非平衡ソフトマター物理学の創成に関する総括研究
• 研究課題/領域番号: 18068002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 川勝 年洋 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20214596)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: ソフトマター / 高分子 / 粘弾性 / 相分離 / 自己無撞着場理論 / 粗視化モデル

研究概要

非平衡ソフトマター系の代表的な例のひとつが高分子多相系である。この系の特徴は、相分離や動的の不安定性によって誘発される空間的な不均一構造を持つことにある。高分子多相系のマクロな流動特性を決める要因は、ミクロスケールの鎖の動力学(鎖の伸縮や絡み合い、鎖のネットワークなど)だけではなく、相分離の界面や分散粒子の表面などのメソスケールの構造と運動も重要な要因である。このように、高分子系においては多数の階層にまたがる現象が複雑に絡まり合っており、その現象を理解するためには、多階層のモデル化とそれらの融合が必要である。本研究計画においては、高分子のメソスケールの不均一構造を鎖の構造のレベルから導き出すことのできる理論体系として密度汎関数理論(自己無撞着場(SCF)理論および Ginzburg-Landau(GL)理論)を中心に据え、鎖のミクロな動力学の分子モデルや液晶性高分子のモデルなどと組み合わせることで、高分子系のマクロな流動特性や相分離構造のダイナミクスを予想するスキームを完成させることを目的として研究を行っている。

研究成果

• [雑誌論文] Pattern Formation of Block Copolymers Undergoing Polymerization (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ida, T. Kawakatsu, R. Motokawa, S. Koizumi, and T. Hashimoto
  • 雑誌名: Macromolecules 41(No.24) ページ: 9722-9726
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrodynamic Effects on the Disorder to Order Transitions of Diblock Copolymer Melts (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Honda and T. Kawakatsu
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 129 (No.11) ページ: 114904-1 - 114904-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Visualization of a Single Block Copolymer in Lamellar Nanodomains (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Morita, T. Kawakatsu, M. Doi, T. Nishi, and H. Jinnai
  • 雑誌名: Macromolecules 41 (No.13) ページ: 4845-4849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic Pathway of Gyroid-to-Cylinder Transition in Diblock Copolymer Melt under Electric Field (2007)
  • 著者名/発表者名: D.Q.Ly, T. Honda, T. Kawakatsu, and A.V. Zvelindovsky
  • 雑誌名: Macromolecules 40, (No.8) ページ: 2928-2935
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid Dynamic Density Functional Theory for Polymer Melts and Blends (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Honda and T. Kawakatsu
  • 雑誌名: Macromolecules 40, (No.4) ページ: 1227-1237
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Dynamic Density Functional Theories of Multiphase Dense Polymeric Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Kawakatsu
  • 学会等名: IMA Annual Program Year Workshop: Development and Analysis of Multiscale Methods, Institute for Mathematics and its Applications (IMA)
  • 発表場所: University of Minnesota, Minneapolis, U.S.A.
  • 年月日: 2008-11-06
• [学会発表] Dynamics and rheology of phase transitions in polymer systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Dung Q. Ly, T. Hondai, T. Kawakatsu, and A.V. Zvelindovsky
  • 学会等名: International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter
  • 発表場所: Shiran Kaikan, Kyoto, Japan.
  • 年月日: 2008-06-05
• [学会発表] Dynamic Self-Consistent Field Theory for Dense Polymer Systems under External Fields and Constraints (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Honda, T. Kawakatsu, and A.V. Zvelindovsky
  • 学会等名: Workshop on Multiscale Modeling of Complex Fluids
  • 発表場所: Beijing, P.R. China
  • 年月日: 2008-05-30
• [学会発表] Dynamical Simulations on Morphological Transitions of Block Copolymers (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Honda, D.Q. Ly, A.V. Zvelindovsky, and T. Kawakatsu
  • 学会等名: Mesoscale Modelling for Complex Fluids and Flows
  • 発表場所: Oxford, United Kingdom
  • 年月日: 2007-06-26
• [学会発表] Mesoscopic Modelling of Block Copolymers: Structural Phase Transition between Gyroid and Others (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Kawakatsu
  • 学会等名: BSR (The British Society of Rheology) 2006 Annual Meeting "Dynamics of Biofluids and Biomaterials
  • 発表場所: Manchester, United Kingdom.
  • 年月日: 2006-12-11
• [図書] "Computer simulations on nano-scale phenomena based on the dynamic density functional theory. Applications of SUSHI in OCTA system "; in "Nanostructured Soft Matter", A.V.Zvelindovsky, ed. (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Honda and T.Kawaktsu
  • 総ページ数: 461-493
  • 出版者: Springer-Verlag, Berlin