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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。

Polymer ゲルで発见されたnegativeのエネルギー弾性のミクロな origin をExploration るため, polymer ゲルを constitute するPolymer lock 1 original を take out して interaction self-avoidance ウォークを use いたモデル化を行い, analytic を行った. Analyze it, use it as a secret number, use it as a computer, and answer it by yourself Avoid ウォークをnumber え上げることでeach エネルギー毎のstatus をask めた. Get the state number of をもとにstatistical mechanicsをUse the いて1本 lockのhardさをTableすスティフネスをcalculationした. Calculation results, negative performance, high molecular weight results, qualitative explanations, results, and results. , the origin of negative elasticity is the gravitational interaction between polymer locks and solvent molecules.モデルのgravitational interaction を変化させてみると、negative のエネルギーThe effect of elasticity is large, the effect of elasticity is large, and the elasticity rate is lower. At the same time, the gravitational interaction between the polymer lock and the solvent molecule is used to avoid the structure of the bureau and the gravitational interaction. All of the これは bureau's にqu がりにくく "hard い" structure をtake ることがとしてsoft らかいstate を出していることをmeans している.さらに、一一のconditionの自evade ウォークについてstatus number のnumber sequence のGeneral item をquest めることにsuccess した.これにより、get the result of られたlimited ステップのhis own avoidance ウォークだけではなく、continue The limit is valid when the limit is reached, and the normal limit is valid when the limit is reached. The research results were published by the author of the original paper Physical Review Letters. This thesis was published by 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news is taken out by the public, and the research results are reported to the public.