複雑液体における構造形成の大規模シミュレーション

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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1本当り20個のセグメントから成る100本の短い高分子鎖の分子動力学(MD)シミュレーションを行った。鎖状高分子のモデルとして、最も単純な内部構造を持つポリメチレン鎖を用い、分子力場として、DREIDINGポテンシャルを使った。また、メチレン(CH_2)は、一つの質点として扱った。先ず高温(700K)でランダムは配位を作り、次にそれを様々な温度に冷却した。局所配向秩序を調べるため、我々は「クラスタ」の概念を以下のように導入した。つまり、2本の鎖が互いに隣接し、かつ同じ方向を向いているとき、それらは同じクラスタに属するとした。シミュレーションで得られたデータから、このように定義されたクラスタを抽出し、グラフィック・ワークステーションで可視化を行うことにより、また、大域的配向秩序パラメタの時間変化を調べることにより、以下の新しい結果を得た。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って、配向秩序構造が形成される。また、得られた構造は、六方充填構造である。2.局所配向秩序クラスタは、段階的に成長する。3.大域的配向秩序構造の形成も、クラスタの成長に関連して段階的に進行する。今後は、絡み合いの存在する長い高分子鎖の場合に、どのような構造形成過程が見られるかを調べる。また、結晶成長面に高分子鎖が取り込まれて結晶成長する過程のMDシミュレーションも行うつもりである。