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Developing Statistical Mechanics of Polymer Gels Based on Self-Avoiding Walk

基于自回避行走的聚合物凝胶统计力学发展

基本信息

批准号：
22K13973
负责人：
白井伸宙
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

高分子ゲルで発見された負のエネルギー弾性のミクロな起源を探るため、高分子ゲルを構成する高分子鎖1本を取り出して相互作用自己回避ウォークを用いたモデル化を行い、解析を行った。解析には、厳密数え上げを用い、計算機により条件を満たす自己回避ウォークを数え上げることで各エネルギー毎の状態数を求めた。得られた状態数をもとに統計力学を用いて1本鎖の硬さを表すスティフネスを計算した。計算結果から、負のエネルギー弾性を示した高分子ゲルの実験結果を定性的に説明する結果が得られ、負のエネルギー弾性の起源が高分子鎖と溶媒分子の間の引力相互作用であることが明らかになった。モデルの引力相互作用を変化させてみると、負のエネルギー弾性の効果が大きくなって弾性率が下がる（柔らかくなる）と同時に、高分子鎖と溶媒分子の引力相互作用によって自己回避ウォークが局所的に伸びた構造を取ることが観察された。これは局所的に曲がりにくく「硬い」構造を取ることが全体として柔らかい状態を作り出していることを意味している。さらに、一部の条件の自己回避ウォークについて状態数の数列の一般項を求めることに成功した。これにより、得られた結果は有限ステップの自己回避ウォークだけではなく、連続極限を取った場合でも有効であり、一般的に成り立つことが強く示唆された。研究結果をまとめた原著論文はPhysical Review Letters誌からオープンアクセスで掲載された。本論文の出版に合わせてプレスリリースを行い、インターネットメディアや新聞で取り上げられ、研究成果を広く周知することができた。

The polymer chain is formed by the interaction between the polymer chain and the polymer chain, so that the polymer chain can be avoided. The number of times a computer can be used to avoid the number of times a computer can be used to avoid the number of times a computer can be used. The number of states is calculated using statistical mechanics. The results of calculation show that the polymer chain has negative and positive properties, and the results of qualitative analysis show that the polymer chain has negative and positive properties, and the polymer chain has negative and positive properties, and the gravitational interaction between solvent molecules has negative and positive properties. Gravitational interaction of polymer molecules changes, negative effects of polymer molecules change, and polymer molecules change. Gravitational interaction of polymer molecules changes, and polymer molecules change. The "hard" structure of the game is taken as a whole, and the soft state is taken as a result. A part of the condition avoids itself. The general term of the state number is successfully obtained. The result is that there is a limit to the number of times you can avoid it, and even if you have a limit, there is a limit to the number of times you can avoid it. The results of this study were published in Physical Review Letters. The publication of this paper is based on the following information: