高分子の絡み合いダイナミックスについての多重粗視化スケールを有するモデルの構築

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高分子鎖に対する絡み合いの効果を管状領域内への鎖運動の拘束として表現する管モデルには、周囲の鎖の運動によってこの拘束が緩んで管が時間と共に膨張する機構が組み込まれている。この管膨張機構と他の緩和機構を組み合わせたモデルの予言と線形粘弾性データは相当良く一致するが、この一致は、モデルの仮定する鎖運動が実際に起こっていることを保証するものではない。実際、同一の鎖運動を異なる形で平均化する粘弾性量と誘電量の比較から、直鎖の長時間緩和については管膨張の描像が成立しているが、星形分岐鎖についてはこの描像が破綻していることが明らかにされている。これらの結果から、直鎖に対しても、短時間域では管膨張描像が破綻している可能性が示唆される。短時間域の誘電量は、粘弾性量に反映される鎖の大規模運動からの寄与に加えて、側鎖運動などの局所運動からの寄与も含む。このため、上記の粘弾性量と誘電量の比較という方法は、短時間域での管膨張の描像の検証にはあまり有用ではない。この問題に対して、本研究では、短時間域における直鎖の異なる絡み合いセグメントの平均相対変位Φ'と粘弾性緩和関数μの間の関係式を、管膨張が起こる場合と起こらない場合について、理論的に導出した。その結果は、各セグメントの平均自乗変位を含む形で定式化されたものである。この導出では、絡み合い鎖がガウス形態を持つことのみを利用し、鎖の運動様式の詳細は仮定していない。従って、得られた理論式は高い一般性を有し、動的散乱実験から得られるΦ'データと粘弾性実験から得られるμデータの間の関係をこれらの理論式と比較することで短時間域での管膨張の描像の検証が可能となる。さらに、この結果に基づいて、管が不完全にしか膨張しない場合の誘電量と粘弾性量の間の関係についての定式化も行った。