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2023 年度 実施状況報告書

自己回避ウォークで切り開く高分子ゲルの統計力学

研究課題

研究課題/領域番号 22K13973
研究機関三重大学

研究代表者

白井 伸宙  三重大学, 情報基盤センター, 助教 (20772081)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード高分子ゲル / 負のエネルギー弾性 / 自己回避ウォーク / 統計力学 / 厳密数え上げ
研究実績の概要

令和4年度の状況報告書に記述した2つの研究の推進方策 (1. 負のエネルギー弾性を示すモデルの最小構成要素を探る、2. 自己回避ウォークの曲りやすさに関するエネルギー項を追加したモデルを用いて負のエネルギー弾性の効果が高分子鎖の局所的な特徴によってどのように変化するかを探る) について研究を進めた。
方策1に関する研究では、さらにモデルを単純化しても負のエネルギー弾性を示すことがわかり、負のエネルギー弾性の理論的理解を深めることができた。さらに 方策2に関する研究により、曲げエネルギーの効果を大きくしていくとエネルギー弾性の符号が負から正に変わることがわかり、ゲルを構成する高分子鎖を固くしていくと負のエネルギー弾性は失われることが示唆された。
令和4年度に出版した論文の内容および上述の新たな研究に基づき、令和5年度には3件の国際学会 (国内2件+海外1件)、2件の招待講演 (国内1件+海外1件)、1件の日本語解説記事執筆を行い、研究成果について国内外の研究者に向けて発信を行った。
これらの研究発表は互いに関係している。国内の国際学会で知り合った米国の研究者と研究について議論したところ、セミナー講師として招待され、米国の研究センターにて研究成果を発表し、同時に研究センターの研究者と自他の研究について詳細に議論する機会を得た。さらに、その後米国で開かれた国際会議ではセミナーで知り合った研究者を通じてさらに多くの研究者と交流することができ、研究成果の内容を海外の研究者にも共有することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

令和4年度に出版した論文について研究発表を行い、研究の内容について国内外の研究者と議論する機会を得た。特にゴム弾性などの背景知識がある研究者に興味を持ってもらえることが多く、研究で得られた成果について一定以上の評価が得られた。研究成果に関する自身の理解および他の研究者との議論が進んだという点で「順調に進展している」と考えている。

今後の研究の推進方策

令和5年度は以下の2つの研究方針について取り組んだ。

1. 負のエネルギー弾性を示すモデルの最小構成要素の探究
2. 自己回避ウォークの曲りやすさに関するエネルギー項を追加したモデルの解析

この両方でゲルの弾性の新たな理解につながる知見が得られており、原著論文として発表する意義があると考えている。来年度以降では上記1に関する原著論文執筆を優先して進め、それに続いて2に関する論文にも取り組む予定である。

備考

分子シミュレーション学会誌『アンサンブル』の記事として執筆した原稿のプレプリントのURLを示している。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うちオープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 格子ポリマー鎖で探るゲルの「負のエネルギー弾性」の起源2023

    • 著者名/発表者名
      白井伸宙、作道直幸
    • 雑誌名

      分子シミュレーション学会誌『アンサンブル』

      巻: 25 ページ: 284--293

    • DOI

      10.51094/jxiv.507

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Scaling in Gel Mechanics: Crossover between Self- and Neighbor-Avoiding Walks2024

    • 著者名/発表者名
      Nobu C. Shirai and Sakumichi Naoyuki
    • 学会等名
      APS March Meeting 2024, Minneapolis
    • 国際学会
  • [学会発表] Negative Energetic Elasticity in Gels: Insights from a Lattice Polymer Chain2024

    • 著者名/発表者名
      Nobu C. Shirai and Sakumichi Naoyuki
    • 学会等名
      APS March Meeting 2024, Minneapolis
    • 国際学会
  • [学会発表] Negative Energetic Elasticity in Gels: Insights from a Lattice Polymer Chain2024

    • 著者名/発表者名
      Nobu C. Shirai
    • 学会等名
      MRSEC Seminars, Brandeis University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of bending energy on negative energetic elasticity in a lattice polymer chain2023

    • 著者名/発表者名
      Nobu C. Shirai and Sakumichi Naoyuki
    • 学会等名
      日本生物物理学会
  • [学会発表] Scaling relation in a lattice polymer chain with negative energetic elasticity2023

    • 著者名/発表者名
      Nobu C. Shirai and Sakumichi Naoyuki
    • 学会等名
      StatPhys28, Tokyo
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscopic origin of negative energetic elasticity in polymer gels: effective intra-chain repulsive interaction2023

    • 著者名/発表者名
      Nobu C. Shirai and Sakumichi Naoyuki
    • 学会等名
      The 7th International Soft Matter Conference (ISMC2023), Osaka
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲル弾性の統計力学:自己回避ウォークで迫る負のエネルギー弾性2023

    • 著者名/発表者名
      白井伸宙
    • 学会等名
      三重大学物性物理学研究室セミナー
    • 招待講演
  • [備考] 格子ポリマー鎖で探るゲルの「負のエネルギー弾性」の起源

    • URL

      https://jxiv.jst.go.jp/index.php/jxiv/preprint/view/507/

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公開日: 2024-12-25  

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