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ソフトマター（高分子・液晶・コロイド・ゲル・界面活性剤などの複雑で柔らかい物質の総称）は機能性材料の宝庫であるが，その複雑なマルチスケール（ミクロnm～メソμm）の階層構造のため，分子動力学法や計算流体力学法など既存の単一スケールシミュレーション法では歯が立たない．ミクロ階層の影響を統計力学的にメソ階層に反映する粗視化シミュレーション法や，両者を数値的に連結するマルチスケールシミュレーション法が有効であり，申請者らが過去１０年間開発に取り組んだ微粒子分散系の直接計算法（SPM）はその成功例である．本研究ではその方法を更に発展させ，これまで適用が困難であった複数相の界面や境界が重要となる現実的な問題に対して複数階層その場シミュレーションを実現し，材料・プロセス開発の基礎技術として確立する．
平成２８年度は，前年度までに開発した「自己推進微生物に対するその場シミュレーション手法」を用いて，モデル微生物分散系の大規模シミュレーションを実施した．通常の周期境界条件に加えて，それ以外の任意の外部境界条件の下で発現する多種多様な微粒子の集団運動を研究対象とし，その背後に存在するメカニズムの理解を目的とした．具体的には，並行平板間，及び円管内の拘束空間におけるモデル微生物の泳動ダイナミクスを明らかにした．その過程では，データの可視化や仮想現実技術を駆使し，大規模シミュレーションで得られたデータの解析を効果的に行った．また第三者が利用できるシミュレーションツールとして，本研究の成果を我々自身が開発したコロイド分散系のための直接数値計算法(ソフトウェア名KAPSEL)に統合し，一般公開を行った．
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