2018 年度研究成果報告書

トポロジーによるソフトマターの分子間相互作用の制御

研究課題

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研究課題/領域番号	15K05255
研究種目	基盤研究(Ｃ)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	鈴木次郎大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 准教授 (40415047)
研究協力者	松下裕秀高野敦志
研究期間 (年度)	2015-10-21 – 2019-03-31
キーワード	ソフトマター / リングポリマー / トポロジー / 分子間相互作用 / シミュレーション
研究成果の概要	本課題は平成27年10月に採択、課題開始となり半年の遅延が発生したが、平成29年度末には遅延は解消した。27年度にはリングポリマーの分子間相互作用を計算し、詳細に解析するためのシミュレータの研究開発とプログラムの検証作業を行った。 28年度には相互陥入型(catenated-ring)の分子間相互作用について計算を開始し、おおむね順調に計算結果を得た。29年度には、この計算結果に対する理論的な考察を行ったところ、計算結果をよく説明する結論に至り、学会発表4件を行った(国際シンポジウム発表1件を含む)。最終年度に国際誌に成果の論文発表を行った。
自由記述の分野	ソフトマターの物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	紐状の柔らかい分子からなる「ソフトマター」の分子間相互作用をトポロジーで制御することを目的とした。高分子鎖が末端を持たないトポロジーをとるときに末端がある場合とどのように異なるのか、あるいはリングのトポロジーがどのように相互作用に影響するかをシミュレーション法で検討した。計算効率をあげるため、FCC格子上で分子鎖を移動させるアルゴリズムを研究開発した。最も単純なTrivial-ringが相互陥入したカテナン型リングポリマーが、カテナン分子内における二つのリングの相互作用について検討を行い、セグメント間相互作用が消失するθ状態において、リング間の相互作用が反発力であることを明らかにした。