VRネットワークを用いた両親媒性分子膜のメゾスケールシミュレーション

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15607019
• 研究機関: 文部科学省核融合科学研究所
• 研究代表者: 中村 浩章 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (30311210)
• 研究分担者: 藤原 進 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (30280598) ; 田村 祐一 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (50311212)
• キーワード: 散逸粒子動力学 / 粗視化 / 両親媒性分子 / ヴァーチャルリアリティ / シミュレーション / 界面活性剤 / 分子動力学 / メゾスコピック

研究概要

本研究目的の一つである粗視化したメゾスケールシミュレーショシ法の開発として、両親媒性分子集合の形成する構造を散逸粒子動力学シミュレーション法を用いることで従来の分子動力学シミュレーションでは調べられなかったような、空間および時問スケールで、シミュレートすることができた。具体的には、非イオン性界面活性剤として日常生活にも馴染み深い物質(C12E6)を取り上げ、水を溶媒とし、温度そして濃度を変え、各状態での自己組織化構造を調べた。
シミュレーションのモデルとしては、疎水基、親水基をおのおの一粒子とし、その間を線形バネで共有結合するといった非常に簡単な系に粗視化し、さらに水分子も一粒子として簡単化を行った。このような粒子を周期境界条件をとる3次元立方体のシミュレーションボックスに詰め込み、散逸粒子動力学アルゴリズムで時間発展を行った。初期条件としては、ランダム配置を取った。
シミュレーションの結果、濃度50%でヘキサゴーナル構造をとる温度領域で、濃度を60%するにことによりラメラ状態、さらに濃度を上げると、ミセル状態に変化するとうような構造転がすることがわかった。さらに、温度・濃度による相図を求めることができた。
また、本研究目的の二つ目であるヴァーチャルリアリティー(VR)による可視化技術のコンピュータシミュレーションへの利用技術の改良として、音声入力法を導入し、従来より容易にシミュレーション結果の操作を行うための基礎研究を行った。また、表現法としてボリュームレンダリング環境を開発し従来より迅速に表示する研究も行った。

研究成果

• [文献書誌] 中村 浩章, 藤原 進: "散逸粒子動力学シミュレーションによる両親媒性超分子構造の解明"物性研究. 81・2. 258-259 (2003)
• [文献書誌] 藤原進, 橋本雅人, 伊藤孝, 中村浩章: "溶媒中における高分子構造形成に及ぼす溶媒効果:分子動力学シミュレーション"物性研究. 81・2. 272-273 (2003)
• [文献書誌] 田村祐一, 佐藤哲也, 大野暢亮: "没入型バーチャルリアリティ空間における音声入力による数値シミュレーション結果操作"日本バーチャルリアリティ学会誌. Vol.8,No.2. 199-206 (2003)
• [文献書誌] 大野暢亮, 田村祐一, 佐藤哲也: "没入型VR装置におけるボリュームレンダリング実行環境の構築"電気学会論文誌C. Vol.123-C, No.3. 633-634 (2003)
• [文献書誌] 博田達治, 長谷川建治, 菅信一, 平本嘉助, 大野暢亮, 田村祐一, 陰山聡, 堀内利得, 佐藤哲也: "体CT画像を利用した三次元可視化-没入型バーチャルリアリティーシステムによる人体の仮想立体モデル構築とその将来性-"形態科学. 6(2). 67-74 (2003)