複雑液体における自己組織構造の形成と動力学

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640371
• 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)
• キーワード: 高分子 / 粘弾性 / 動的自己無撞着場理論 / 構造方程 / レプテイション / 相分離 / 絡み合い / トポロジー不変量

研究概要

・前年度までに開発した高分子の経路積分表示を用いた密度汎関数理論の動的拡張と組み合わせて用いるべきマクロな粘弾性モデルの構築を行った。具体的にはJohnson-Segalman構成方程式を用いて流体の粘弾性特性を現象論的にモデル化し、これと流体の運動方程式を結合することで、流動による相分離の振る舞いの変化をシミュレーションによって調べた。このシミュレーションにより、ずり流動が引き起こす相分離の抑制および促進効果が確認された。
・高分子の絡み合い効果を動的自己無撞着場理論に取り込むための別の方法として、Gaussian linking numberと呼ばれるトポロジー不変量を用いた定式化を行い、リングポリマーの濃厚系について、弾性特性をシミュレートするための方法論を確立した。
・動的自己無撞着場理論を用いて、ブロック共重合体にずり流動を掛けたときのジャイロイド構造からシリンダ構造への構造相転移のダイナミクスのシミュレーションを行い、転移の途中に見られる準安定な中間構造を見いだした。また、ジャイロイド構造の結晶軸に対してずりを掛ける方向によっては、構造の特徴長さの変化が中間構造の生成や構造相転移のダイナミクスに大きな影響を与えることを見いだした。

研究成果

• [文献書誌] L.Jupp, T.Kawakatsu, X.-F.Yuan: "Modeling Shear-Induced Phase Transitions of Binary Polymer Mixtures"J.Chem.Phys.. 119(No.12). 6361-6372 (2003)
• [文献書誌] M.Imai, K.Nakaya, T.Kawakatsu, H.Seto: "Dynamical Nature of Least Stable Fluctuation Modes of Lamellar Structure Observed in a Nonionic Surfactant/Water System"J.Chem.Phys.. 119(No.15). 8103-8111 (2003)
• [文献書誌] T.Shima, H.Kuni, Y.Okabe, M.Doi, X.-F.Yuan., T.Kawakatsu: "Self-Consistent Field Theory of Inhomogeneous Dense Polymer Systems"Macromolecules. 36(No.24). 9199-9204 (2003)
• [文献書誌] T.Kawakatsu: "Dynamical Self-Consistent Field Theory for Inhomogeneous Polymer System, in Slow Dynamics in Complex Systems"M.Tokuyama, ed.,(AIP Conference Proceedings). (in press).
• [文献書誌] 川勝 年洋: "動的密度汎関数理論と高分子界面のシミュレーション"高分子. (in press). (2004)
• [文献書誌] 川勝 年洋: "自己無撞着場理論による高分子系の不均一構造の動的シミュレーション"機能材料 (シーエムシー出版). (in press). (2004)
• [文献書誌] T.Kawakatsu: "Statistical Physics of Polymer---Structures and Dynamics in Mesoscopic Scales---"Springer-Verlag, Heidelburg. (2004)
• [文献書誌] 川勝 年洋: "物理学大辞典(第15章)鈴木増雄、荒船次郎、和達三樹編"朝倉書店(in press). (2004)