結び目高分子のダイナミクスと高分子ネットワーク : ミクロなトポロジーからマクロへ

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高分子のトポロジーに起因する絡み合い効果を、トポロジー的絡み合い効果とよぶ。環状高分子や高分子網目のトポロジーは合成の際に決定され、その後変化しない。ミクロなトポロジーからマクロを解明する以下の研究を行った。(1) 自己排除体積をもつ二本の環状鎖を重心間の距離Rの位置にランダムに生成したとき、絡み目Lを生成する確率を、数値シミュレーションで求めた。距離Rの依存性を表す関数形としてカイ自乗検定で有効なものを、今回はじめて求めることに成功した。ここで求めれた絡み目を生成する確率は、環状高分子溶液の浸透圧測定によって実験で検証可能である。(2) 溶液中の結び目環状高分子の拡散定数を、流体力学的相互作用を取り入れたブラウン動力学を用いて求め、結び目依存性が理想結び目の平均交点数で表されることを明らかにした。FENEポテンシャルとLJポテンシャルをセグメント間のボンドがすり抜けしないように設定した。さらに、結び目高分子の慣性半径と流体力学的半径の比を求めた。これは実験と比較可能である。(3) 結び目環状高分子溶液の固有粘度をブラウン動力学計算により求めた。