高分子系のスロー・ダイナミックスに関する計算機シミュレーション

聚合物系统慢速动力学的计算机模拟

• 批准号: 07236209
• 负责人: 高山 一
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07236209/
• 关键词: 高分子ゲル電気泳動; ボンドゆらぎ模型; モンテカルロ法; biased-reptation模型

電荷を持った高分子(特にDNA)を中性の障害物(ゲル)中で定常電場Eをかけて泳動させ、泳動速度の違いを利用して分子量の異なる高分子を分離することができる。ゲル電気泳動と呼ばれるこの現象の解明を目指して、本年度は、ボンドゆらぎ模型に基づくモンテカルロ・シミュレーション法の研究を行った。具体的には、高分子の運動に対する障害物を周期的に配置した2次元格子上で高分子の電気泳動を解析した。ボンドゆらぎ模型は、高分子のトポロジカルな制約(ボンドの摺り抜け禁止を含めた排除体積効果)を容易に取り込むことのできる点がその長所である。実際、E=0のゲル中では、セグメント数Nの高分子の慣性半径Rは、自由空間中と同様に、R〜N^<3/(d+2)>とスケールされるが(d=2)、質量中心の拡散運動から求めた拡散定数Dについては、D〜N^α,α【similar or equal】1.0等の、期待通りの結果が得られた。また、弱電場領域での高分子易動度μ=υ/EはN^<-1>に線形に依存することなど(υは質量中心の速度)、biased-reptation模型から導かれる理論結果とよい一致を示す。このように、ボンドゆらぎ模型を用いたモンテカルロシミュレーションは弱電場領域におけるゲル中高分子の運動をよく再現しており、sieving領域からbiased-reptation領域にかけての解析には有効であるとの結論が得られた。ところが、elongation-shrink運動が期待されるような高電場領域ではピン止めのはずれがうまく再現できなかった。この点を克服する(分子動力学法におけるDeutschの方法に対応するような)モンテカルロ法について現在検討を進めている。

Charge を hold っ た polymer (に DNA) を neutral の handicap of objects (ゲ ル) in で constant electric field E を か け て swimming さ せ, swimming speed の violations い を using し て の different molecular weight な る polymer を separation す る こ と が で き る. ゲ ル electric 気 swimming と shout ば れ る こ の phenomenon の interpret を refers し て, this year's は, ボ ン ド ゆ ら に ぎ model base づ く モ ン テ カ ル ロ · シ ミ ュ レ ー シ ョ ン method の を line っ た. Specific に は, polymer の movement に す seaborne る handicap of content を cycle に configuration し た で polymer in the two dimensional grid の electric 気 swimming を parsing し た. ボ ン ド ゆ ら は ぎ model, polymer の ト ポ ロ ジ カ ル な restriction (ボ ン ド の fold り sorting け banned the を め た excluded volume unseen fruit) を に easily take り 込 む こ と の で き る point が そ の で by long あ る. Be international, E = 0 の ゲ ル in で は, セ グ メ ン ト number N の polymer の inertia radius R は, と in free space with others に, R ~ N ^ < 3 / (d + 2) > と ス ケ ー ル さ れ る が (d = 2), the center of mass の company, bulk movement か ら o め た company, scattered destiny d に つ い て は, d ~ N ^ alpha, alpha [similar or equal】1.0 and so on が, expect to obtain られた through the が result が. ま た, weak current field area で の polymer easy mobility mu = nu/E は N ^ < 1 > に linear に dependent す る こ と な ど (nu は quality center の speed), the biased - reptation model か ら guide か れ る theoretical results と よ い consistent を す. こ の よ う に, ボ ン ド ゆ ら を ぎ model with い た モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は weak current field field に お け る ゲ ル polymer の movement を よ く reappearance し て お り, sieving か ら biased - reptation field に か け て の parsing に は have sharper で あ る と の conclusion が must ら れ た. と こ ろ が, elongation - the shrink が expect さ れ る よ う な high electric field で は ピ ン check め の は ず れ が う ま く reappearance で き な か っ た. こ の を overcome す る (molecular dynamics method に お け る Deutsch の way に 応 seaborne す る よ う な) モ ン テ カ ル ロ method に つ い て now beg を 検 into め て い る.

项目成果

H. Takayama: "Slow Dynamics in Spin Glasses" Computational Physics as a New Frontier in Condensed Matter Research(J. Phys. Soc. Jpn.). 230-241 (1995)

H. Takayama：“自旋玻璃中的慢速动力学”计算物理学作为凝聚态物质研究的新前沿（J. Phys. Soc. Jpn.）。