20年前のままの高分子固体科学に新風を : 固体のバルクな構造と物性再現への挑戦

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09355033
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田代 孝二 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60171691)
• 研究分担者: 後藤 成志 モレキュラーシミュレーション(株), 応用科学研究主任
• キーワード: 高分子 / 結晶領域 / 非晶領域 / 力学物性 / 計算機シミュレーション / 分子力学 / 分子動力学 / ポリエチレン

研究概要

我々は、高分子の構造と物性との関わりを分子レベルから解明することを目的として、結晶領域にターゲットを絞り、計算機シミュレーションを行ってきたが、いつまでも結晶領域にだけ、こだわっているわけにはいかない。非晶と結晶との融合した系を扱って初めて、真に、高分子「材料」の構造物性論を築き上げることができる。しかし系があまりにも巨大すぎるため、このような試みは、これまでに内外を含めてまったく挑戦されたことはなかった。果たして、どこまで、この難問、「バルク」高分子の構造一物性のつながりの解明が可能なのか、本研究の最終目標はここにある。
では、具体的に、この難問、すなわち、現実に手で扱う程度に高い分子量の高分子について、あらゆる自由度を考え、結晶部分、非晶部分、折れたたみなどが複雑に絡んだ全体の構造、すなわち高次組織と、そこから起因する物理的性質との関わりを、一つ一つの原子を結んで構築したモデルからスタートして解き明かすことは、可能であろうか?今年度は、計算機に必要なメモリーサイズを1ギガバイトと、通常の計算機のそれに比べて10倍以上も大きくし、どの程度の大きさのモデルが計算可能であるかを調べた。ただし、分子力学および分子動力学計算には市販のCerius2を用いた。現在、最も簡単なポリエチレンを対象とし、結晶、非晶、折れたたみなどを複雑に含む実際の構造をシミュレートできるのか探っている最中である。来年度は、より具体的な問題として、溶融状態のランダムコイルから何故に折れたたみラメラ構造が発生し、それがいかなる機構で球晶へと発達していくのか、その原因を、分子のレベルから解明してみたい。さらには、こうしてできた高次組織が、バルク物性といかなる形で絡み合っているのか、その根本的な理由を明らかにしてみたいと考えている。

研究成果

• [文献書誌] K.Tashiro et al.: "Microscopically Viewed Structenal change of Polyethylone" Polym.J.(印刷中). (1998)
• [文献書誌] K.Tashiro et al.: "Development of a New Software for the Xray Structural Aualysis" J.Polym.Sci.,PartB : Polym.Phys. 35. 1667-1700 (1997)
• [文献書誌] M.Kobayashi, K.Tashiro: "Structural Change in the Ordering Processes of Macromolecular Compocends" ICOFTS proceedings. (印刷中).
• [文献書誌] K.Tashiro et al.: "Characterotic Vibrational Spactrol Change Observed for the T-Conjugated Structure" Macromolecnles. 30. 2956-2962 (1997)
• [文献書誌] K.Tashiro et al.: "Crystal Structural Change in Poly (3-alkyl the ophene) s induced by iodine" Polymer. 12. 2867-2879 (1997)
• [文献書誌] 田代孝二: "合成高分子の結晶構造解析における最近の進歩" 日本結晶学会誌. 39. 168-178 (1997)
• [文献書誌] K.Tashiro et al.: "Macromolecular Design of Polymeric Materials" Marcel Dekker,Jnc., 874 (1997)
• [文献書誌] 田代孝二: "日経サイエンス(高分子結晶の構造解析)" 日経サイエンス社, 124 (1997)