ソフトマター界面の理論・シミュレーション研究

软物质界面理论与仿真研究

• 批准号: 19031019
• 负责人: 藤原 進
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19031019/
• 关键词: ソフトマター界面; 分子動力学シミュレーション; スケール適合数理モデリング; 脂質二重層; 確率模型; 分数微分方程式; 分子動カ学シミュレーション; チューブベシクル

ソフトマター系における界面のトポロジー変化をも含めた新しいシミュレーション法を確立するため、分子動力学的アプローチとスケール適合数理モデリングからのアプローチを並行して行い、スケールの整合性と統合の仕方の検証を行った。分子動力学的アプローチでは、脂質二重層の構造と流動性に関する粗視化分子動力学シミュレーションを行った。ここで扱った分子モデルは、2本の疎水性尾部を持つ脂質分子と水粒子から成る粗視化モデルである。脂質分子内の結合ポテンシャルとして、結合伸縮ポテンシャルと結合曲げポテンシャルを考えた。また、同種粒子同士、及び、親水基と水粒子との間の非結合ポテンシャルは、Lennard-Jones(LJ)ポテンシャルとし、疎水基と親水性粒子(親水基と水粒子)との間の非結合ポテンシャルは、LJポテンシャルの斥力部分のみとした。脂質二重層の流動性を決定する要因を明らかにするため、水粒子と親水基、親水基同士、及び疎水基同士の間の3種類の相互作用の強さを変えることにより、脂質二重層の構造と流動性がどのように変化するのかについて解析を行った。その結果、脂質分子の側方拡散定数は、脂質分子の占有体積及び膜内に入り込んだ水粒子の運動性で決まることが明らかになった。一方、スケール適合数理モデリングからのアプローチでは、異常拡散の確率模型を考え、定温定圧条件下で一成分ソフトコア系の分子動力学シミュレーションにより求められた非平衡定常状態(ガラス状態)の解析を行った。その結果、空間次元および粒子濃度により平均二乗変位などの動的振舞いに顕著な相違が見出された。さらに、分数微分によるメモリ効果を含むLangevin方程式の数理解析を行い、異常拡散の動的特性を考察した。

ソ フ ト マ タ ー department に お け る interface の ト ポ ロ ジ ー variations change を も containing め た new し い シ ミ ュ レ ー シ ョ を ン method established す る た め, molecular dynamics ア プ ロ ー チ と ス ケ ー ル suitable mathematical モ デ リ ン グ か ら の ア プ ロ ー チ を parallel し て い, ス ケ ー ル の integrated と integration の shi fang の 検 line card を っ た. Molecular dynamics of ア プ ロ ー チ で は, lipid bilayer の tectonic と liquidity に masato す る coarse visualization molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. こ こ で Cha っ た molecular モ デ ル は, 2 this の 疎 water-based tail を hold つ と lipid molecules of water particle か ら into る coarse visualization モ デ ル で あ る. Lipid molecules within の combining ポ テ ン シ ャ ル と し て, combined with telescopic ポ テ ン シ ャ ル と combining qu げ ポ テ ン シ ャ ル を exam え た. ま た, and with the same particles, and those び, hydrophilic group と water particles と の の the combination between ポ テ ン シ ャ ル は, Lennard - Jones (LJ) ポ テ ン シ ャ ル と し, 疎 water-based と hydrophilic particles (hydrophilic group と water particles) と の の the combination between ポ テ ン シ ャ ル は, LJ ポ テ ン シ ャ ル の repulsion part の み と し た. Lipid bilayer の liquidity を decided す る by を Ming ら か に す る た め, water particle と hydrophilic group, and with hydrophilic group, and those び 疎 water-based の 3 kinds の interaction between with James の の strong さ を - え る こ と に よ り, lipid bilayer の tectonic と liquidity が ど の よ う に variations change す る の か に つ い analytical line を っ て た. そ の results, lipid molecules の side company, scattered destiny は, の has volume and び membrane lipid molecules within に into り 込 ん だ water particles の motility で definitely ま る こ と が Ming ら か に な っ た. Party, ス ケ ー ル suitable mathematical モ デ リ ン グ か ら の ア プ ロ ー チ で は, abnormal company, scattered の え を test of probabilistic model, under the condition of steady 圧 で ソ as an ingredient フ ト コ ア is の molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り o め ら れ た non-equilibrium stationary state (ガ ラ ス state) line analytical を の っ た. そ の results, space dimensional お よ び particle concentration に よ り mean squares - a な ど の dynamic vibration dance い に 顕 the な conceives が see out さ れ た. さ ら に, score differential に よ る メ モ リ unseen fruit contains を む Langevin equation is の mathematical analytical line を い, study of the abnormal characteristics of scattered の moving company を し た.

项目成果

Lagrange Top Revisited

重温拉格朗日顶

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 77
• 作者: Takagi M;Hamada T;濱田 勉 高木昌宏 三浦陽子;濱田 勉 高木昌宏 三浦陽子;三浦陽子 小松佑規 濱田 勉 高木昌宏;石井健一 長崎 健 濱田 勉 高木昌宏;石井健一 畠山剛臣 長崎 健 浜田 勉 高木昌宏;鈴木えり子 山口健太郎 濱田 勉 高木昌宏;平林 祐一 浜田 勉 高木昌宏;谷川晋一 Munde Vestagaard 浜田 勉 高木昌宏;三浦陽子 小松佑規 濱田 勉 高木昌宏;石井健一 長崎 健 濱田 勉 高木昌宏;平林 祐一 濱田 勉 高木昌宏;石井健一 長崎 健 濱田 勉 高木昌宏;濱田 勉 石井健一 長崎 健 高木昌宏;濱田 勉;濱田 勉 高木昌宏 三浦陽子;濱田 勉 石井健一 長崎 健 高木昌宏;Susumu Fujiwara;Susumu Fujiwara;Kiyoshi Sogo
• 通讯作者: Kiyoshi Sogo

両親媒性溶液中における中間相形成の分子動力学シミュレーション

两亲溶液中中间相形成的分子动力学模拟

• 发表时间: 2007
• 作者: Susumu;Fujiwara;藤原進;藤原進;十河清;藤原進;谷口昌幸;Kiyoshi Sogo;Shuhei Ohnishi;山本武範;Susumu Fujiwara;Masayuki Taniguchi;Takenori Yamamoto;藤原進;藤原進;谷口昌幸;藤原 進;谷口昌幸;藤原 進
• 通讯作者: 藤原 進

Molecular Dynamics Simulation of Micelle Formation in Amphiphilic Solution: Identification of Micellar Shape

两亲性溶液中胶束形成的分子动力学模拟：胶束形状的识别

• 发表时间: 2007
• 期刊: Annual Report of National Institute for Fusion Science April2006-March2007
• 作者: Susumu;Fujiwara
• 通讯作者: Fujiwara

脂質二重層の構造と流動性に関する分子動力学シミュレーション

脂质双层结构和流动性的分子动力学模拟

• 发表时间: 2009
• 作者: Susumu;Fujiwara;藤原進
• 通讯作者: 藤原進

脂質二重層の流動性に及ぼす粒子間相互作用の効果

颗粒间相互作用对脂质双层流动性的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: Susumu;Fujiwara;藤原進;藤原進;十河清;藤原進;谷口昌幸
• 通讯作者: 谷口昌幸