複雑液体における構造形成の大規模シミュレーション

复杂液体中结构形成的大规模模拟

• 批准号: 10740199
• 负责人: 藤原 進
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10740199/
• 关键词: 分子動力学シミュレーション; 高分子鎖; 構造形成; 配向秩序; 分子運動性; トランス・セグメント

高分子の構造形成機構を分子レベルで解明するため、我々は短い鎖状分子および長い高分子鎖の分子動力学シミュレーションを行い、配向秩序構造の形成過程を解析した。高分子鎖のモデルとして、最も単純な内部構造を持つポリメチレン鎖を用い、メチレン基(CH_2)は、一つの質点として扱った。分子力場として、DREIDINGポテンシャルを使った。シミュレーション手法として、速度Verletアルゴリズムを用い、系の温度を一定に保つため、Nose-Hoover法を使った。先ず高温においてランダムな配位を作り、次にそれを様々な温度に冷却した。1本当り20個のメチレン基からなる100本の短い鎖状分子について、シミュレーションで得られたデータを可視化し、さらに、配向秩序パラメタの時間変化、および配向秩序構造内における分子の運動性を調べることにより、以下の結果を得た。1)高温(700K)でランダム状態にある高分子鎖を冷却することにより、配向秩序構造が形成される。2)配向秩序は、段階的に成長する。3)400Kにおいて、高分子鎖は六方相を形成しているが、温度の低下と共に、六方相から斜方相へ転移する。4)六方相の場合、鎖状分子は鎖軸方向に移動しやすい。短い鎖状分子の場合、配向秩序構造内の分子は、伸びた状態にあるので、解析は比較的容易であった。それに対して、長い高分子鎖の場合、配向秩序構造内の分子は、折り畳まれているため、秩序形成の解析は困難である。我々は、連続したトランス・ボンドで定義された「トランス・セグメント」に着目し、500個のメチレン基からなる1本の長い高分子鎖における配向秩序の形成過程を解析した。その結果、配向秩序が成長する際、トランス・セグメントが鎖に沿って移動することが明らかになった。今後は、多数本の長い高分子鎖のシミュレーション結果について、「トランス・セグメント」に基づいた解析を行う予定である。

The molecular dynamics of polymer structure formation mechanism and alignment order structure formation process are analyzed. The polymer chain has the most pure internal structure, and the polymer chain has the most pure internal structure, and the polymer chain has the most pure internal structure. Molecular force field, DREIDING The Nose-Hoover method is used to determine the temperature of the system. First, high temperature, high temperature. 1. When 20 molecules are selected from 100 molecules, the following results are obtained. 1)High temperature (700K), high temperature, high temperature. 2)The alignment order is reversed and the growth of the stage is reversed. 3) At 400K, polymer chains form hexagonal phase, temperature decreases, hexagonal phase shifts, and oblique phase shifts. 4)In the case of hexagonal phase, the lock-like molecule moves in the direction of the lock axis. Short chain molecules are easy to analyze in case of alignment order For example, in the case of long polymer chains, molecular chains in the alignment order structure are difficult to analyze. The analysis of the formation process of alignment order of 500 molecular chains in polymer chains. As a result, the alignment order is growing, and the alignment order is moving. In the future, most of the polymer chains in this paper will be analyzed according to the results of the analysis.

项目成果

S. Fujiwara: "Molecular dynamimcs simulation of structure formation of a single polymer chain"Annual Report of National Institute for Fusion Science April 1998 - March 1999. 297-297 (1999)

S. Fujiwara：“单聚合物链结构形成的分子动力学模拟”国家融合科学研究所年报1998年4月-1999年3月。297-297（1999）

S. Fujiwara: "Structure formation in a short chain-molecule system : A molecular dynamics study"Journal of Plasma and Fusion Research SERIES. 2. 498-500 (1999)

S. Fujiwara：“短链分子系统中的结构形成：分子动力学研究”等离子体与融合研究杂志系列。

S. Fujiwara: "Molecular dynamic simulation of structure formation of short chain molecules"The Journal of Chemical Physics. 110・19. 9757-9764 (1999)

S. Fujiwara：“短链分子结构形成的分子动力学模拟”化学物理杂志110・19（1999）。

S. Fujiwara: "Molecular dynamics simulation of chain-molecule systems - Distribution of conformational defects -"Progress of Theoretical Physics Supplement. (発表予定).

S. Fujiwara：“链分子系统的分子动力学模拟 - 构象缺陷的分布 -”理论物理进展补充（待提交）。

S.Fujiwara: "Molecular dynamics study of the structural formation of short chain molecules:Structure and molecular mobility" Molecular Simulation. (発売予定).

S.Fujiwara：“短链分子结构形成的分子动力学研究：结构和分子迁移率”分子模拟（预定发布）。