| 研究課題/領域番号 |
12640372
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
物性一般(含基礎論)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
小貫 明 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90112284)
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| 研究分担者 |
北村 光 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60335297)
山本 量一 京都大学, 大学院・理学研究科, 講師 (10263401)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| キーワード | 高分子 / 分子動力学シミュレーション / シア(せん断)流 / レオロジー / ダイナミクス / 非線形 / 非平衡 / 絡み合い |
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| 研究概要 |
高分子液体の絡み合い効果によるレオロジーに関してはこれまで既に膨大な量の研究がなされており、最近の高分子物理学の成果につながった。特に平衡からのずれが小さい線形領域ではレプテーション理論が大成功を収めている。しかし絡み合い高分子系では緩和時間が著しく長いために、実験的にも変形に対する線形応答を観測することはむしろ例外である。そもそも高分子では熱的にも力学的にも極めて容易に非線形・非平衡領域に突入するのであり、我々はここに様々な基礎的問題群があると考えた。今回我々が取り上げたレオロジーの問題はその代表的な一例である。
我々は単純液体や絡み合いのない短い鎖状分子からなる高分子液体に対して、低温でガラス化するに従い発現する著しい非線型レオロジーとその微視的メカニズムとの関連を明らかにした。短い鎖状分子からなる過冷却液体について大規模な分子動力学シミュレーションを行い、線形領域でストレス緩和関数G(t)が比較的短い時間においてモノマー間の斥力相互作用の存在によってstretched exponential的に振る舞うこと、長時間でようやく鎖のエントロピーが支配的になりRouse関数に漸近することなどを明確に示した。せん断変形に対する過冷却液体の過渡的応答が理論的挙動と大きく異なるのは前者の存在による。さらに個々の鎖は不規則な回転運動をしていることを予見した。
絡み合いのある長い高分子の場合について、世界で初めてシミュレーションによって直接絡み合い点を可視化することに成功した。せん断下での絡み合い鎖の運動の様子をアニメーション化し、その著しい非線形レオロジーのメカニズムの理解に貢献した。本研究では取り上げることが出来なかったが、さらに先に絡み合い高分子系のガラス化の問題があり、今後の課題である。
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