マルチスケールシミュレーションによる環動高分子の強靭化メカニズム解明

通过多尺度模拟阐明环移动聚合物的增韧机制

基本信息

  • 批准号:
    20J12541
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-04-24 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

申請者は令和2年度、2つのテーマに取り組んだ。一つ目は全原子分子動力学を用いたα、β、γ-CD/PEGポリロタキサンにおけるスライド運動の定量、二つ目は粗視化分子動力学法を用いた環動ゲルの柔軟・強靭性を説明する分子モデルの構築である。一つ目のテーマに関して、軸に沿った環の平均二乗変位を用いて環のスライド運動を評価したところ、環の拡散係数はγ-CD≒α-CD<β-CDの順に大きくなり、環サイズの上昇に対して不連続であることが明らかになった。粗視化分子動力学法による検討とは全く異なる結果が得られたことから、α、β、γ-CD/PEGの間で分子間相互作用が全く異なるものと考えられる。今後この分子間相互作用の違いに関して研究する。予備検討としてα-CD/PEGポリロタキサンに関しては、熱力学的積分法を用いてPEG上の各位置におけるCDの自由エネルギー(エネルギーランドスケープ)も計算した。二つ目のテーマに関して、環のスライド速度が伸長の時間スケールと比較して十分早かったので、環が軸上を十分早くスライドするポリロタキサン、環動ゲルの粗視化モデルをデザインした。その後、粗視化分子動力学法により環動ゲルの一軸伸長シミュレーションを行った。得られた応力伸長比曲線から弾性率を取得すると同時に伸長に伴う環のスライド量を定量した。その後、このスライド量を変数として導入し、古典ゴム弾性理論の一つであるthree-chain modelを改良することで、環動ゲルのヤング率を精度よく定式化することに成功した。さらに部分鎖長分布、ゲル中の応力分布の解析から、環動ゲルの伸長時には伸長方向に鎖が引きずりだされ、引きずり出された複数の鎖が均等に力を分散させることで強靭性を発現することを明らかにした。
The applicant will take the group of んだ for the year テ of Reiwa 2 and 2 テ テ テ に に. A つ mesh は all atoms molecular dynamics を with い た alpha, beta, gamma - CD/PEG ポ リ ロ タ キ サ ン に お け る ス ラ イ の quantitative ド movement, two つ mesh は coarse visualization of molecular dynamics method を with い た ring move ゲ ル の is soft, strong 靭 を illustrate す る molecular モ デ ル の build で あ る. A つ mesh の テ ー マ に masato し に て, axis along the っ た ring の mean squares - a を with い て ring の ス ラ イ ド movement を review 価 し た と こ ろ, ring の company, dispersion coefficient は gamma - CD ≒ alpha CD < beta CD の shun に big き く な り, ring サ イ ズ の rise に し seaborne て not even 続 で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. Coarse visualization of molecular dynamics method に よ る beg と 検 は く all different な る results ら が れ た こ と か ら, alpha, beta, gamma - CD/PEG の で intermolecular interactions between が く all different な る も の と exam え ら れ る. In the future, <s:1> intermolecular interactions <s:1> will be related to <s:1> に and て research する. Beg と reserve 検 し て alpha CD/PEG ポ リ ロ タ キ サ ン に masato し て は を, thermodynamics of integral method with い て PEG の each position に お け る CD の free エ ネ ル ギ ー (エ ネ ル ギ ー ラ ン ド ス ケ ー プ) も computing し た. Two つ mesh の テ ー マ に masato し て, ring の ス ラ イ ド speed が elongation の time ス ケ ー ル と compare し て very early か っ た の で, ring が shaft を very early く ス ラ イ ド す る ポ リ ロ タ キ サ ン, ring ゲ ル の coarse visualization モ デ ル を デ ザ イ ン し た. After そ そ, the coarse-visualized molecular dynamics method によ そ circular motion ゲ ショ <s:1> を one axis elongation シ ショ ュレ ショ ショ を を then った. Have ら れ た 応 force elongation ratio curve か ら 弾 を sex rate obtained す る と に elongation に at the same time with う ring の ス ラ イ ド quantity を quantitative し た. , after そ の こ の ス ラ イ ド quantity を - several と し て import し, classical ゴ ム 弾 theory の a つ で あ る three - chain model modified す を る こ と で, ring ゲ ル の ヤ ン グ を precision よ く demean す る こ と に successful し た. さ ら に part long locks distribution, ゲ ル in の 応 force distribution の parsing か ら, ring ゲ ル の elongation when に は elongation direction に lock が lead き ず り だ さ れ and き ず り out さ れ た plural の lock が に equal force scattered を さ せ る こ と で strong 靭 を 発 now す る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
分子動力学シミュレーションによる環動ゲルの柔軟・強靭性発現メカニズムの解明
利用分子动力学模拟阐明环动凝胶的柔性和韧性机制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yusuke Yasuda;Takeyoshi Masumoto;Koichi Mayumi;Masatoshi Toda;Hideaki Yokoyama;Hiroshi Morita;and Kohzo Ito;Motoko Fujiwara;Rihito MITSUI;保田侑亮・増本丈慶・眞弓晧一・戸田昌利・横山英明・森田裕史・伊藤耕三
  • 通讯作者:
    保田侑亮・増本丈慶・眞弓晧一・戸田昌利・横山英明・森田裕史・伊藤耕三
Molecular Dynamics Simulation and Theoretical Model of Elasticity in Slide-Ring Gels.
  • DOI:
    10.1021/acsmacrolett.0c00194
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Y. Yasuda;Takeyoshi Masumoto;K. Mayumi;M. Toda;Hideaki Yokoyama;H. Morita;K. Ito
  • 通讯作者:
    Y. Yasuda;Takeyoshi Masumoto;K. Mayumi;M. Toda;Hideaki Yokoyama;H. Morita;K. Ito
Dynamic Light Scattering Study on Particle Diffusion in Slide-Ring Gels: Enhanced Fluctuation of Sliding Networks
滑环凝胶中粒子扩散的动态光散射研究:滑动网络的增强波动
  • DOI:
    10.1678/rheology.48.161
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Yusuke Yasuda;Hiroki Matsunobu;Tetsuharu Narita;Hideaki Yokoyama;Koichi Mayumi;and Kohzo Ito
  • 通讯作者:
    and Kohzo Ito
粗視化分子動力学法による環動ゲルの柔軟・強靭性の分子論
使用粗粒分子动力学方法研究环动凝胶柔性和韧性的分子理论
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mondher Bouazizi;Siyuan Yang;Yuwen Cao;Tomoaki Ohtsuki;Rihito Mitsui;Motoko Fujiwara;保田侑亮・増本丈慶・眞弓晧一・戸田昌利・横山英明・森田裕史・伊藤耕三
  • 通讯作者:
    保田侑亮・増本丈慶・眞弓晧一・戸田昌利・横山英明・森田裕史・伊藤耕三
粗視化MD計算による環動ゲルの柔軟・強靭性の分子メカニズム
粗粒MD计算研究环动凝胶柔韧性的分子机制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yuwen Cao;Setareh Maghsudi;and Tomoaki Ohtsuki;Yuwen Cao and Tomoaki Ohtsuki;保田侑亮・増本丈慶・眞弓晧一・戸田昌利・横山英明・森田裕史・伊藤耕三
  • 通讯作者:
    保田侑亮・増本丈慶・眞弓晧一・戸田昌利・横山英明・森田裕史・伊藤耕三
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

保田 侑亮其他文献

保田 侑亮的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('保田 侑亮', 18)}}的其他基金

Reconstruction of Rubber Elasticity Theory using Data Science and Computational Science
利用数据科学和计算科学重建橡胶弹性理论
  • 批准号:
    22K14740
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.47万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了