両親媒性分子の自己組織化の大規模コンピュータシミュレーション

两亲分子自组装的大规模计算机模拟

• 批准号: 15740262
• 负责人: 藤原 進
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740262/
• 关键词: 両親媒性分子; 分子動力学シミュレーション; 自己組織化; 粗視化モデル; 中間相; ヘキサゴナル相; ラメラ相; 円筒状ミセル; 平面二分子層; ミセル

両親媒性分子の自己組織化機構を分子レベルで解明するため、我々は溶媒分子(水分子)と溶質分子(両親媒性分子)を共に粒子として顕わに扱う分子動力学シミュレーションを行った。シミュレーションモデルとして、以下の粗視化モデルを用いた。両親媒性分子は1つの親水性粒子と1つの疎水性粒子からなり、直線状に等間隔に並んだ剛体棒であるとした。溶媒分子は1つの親水性粒子でモデル化した。親水性粒子と疎水性粒子の間の相互作用は、ソフトコア・ポテンシャルで表し、親水性粒子同士及び疎水性粒子同士の間の相互作用は、レナード-ジョーンズ・ポテンシャルで表した。シミュレーションのアルゴリズムとして、かえる跳び法を用いた。アンサンブルとしてNVTアンサンブルを用い、系の温度を一定に保つため速度スケーリング法を適用した。シミュレーションの時間刻みはΔt^*=0.0025とし、相互作用ポテンシャルのカットオフ距離はr_c^*=3.0とした。また、周期境界条件を用いた。ここでは、全粒子数を5832とし、数密度を0.75とした。最初に、高温(T^*=10.0)においてランダムな両親媒性溶液を準備した。その後、T^*=1.3において急冷を行い、中間相形成過程の解析を行った。様々な両親媒性分子濃度(c_s=0.1〜0.9)で形成される構造を解析した結果、濃度の増加とともに、ミセル溶液からヘキサゴナル相へと変化し、さらにラメラ相へ変化することが分かった。さらに、両親媒性分子の自己会合を支配する主要な力は、疎水基-溶媒界面における疎水性引力と親水基の親水性斥力であるが、ヘキサゴナル相が形成されるためには親水性斥力が重要な役割を果たすことが明らかになった。それに対して、ラメラ相の形成には、疎水性斥力の効果が重要であることが分かった。

The molecular structure of a mediator molecule is explained by the molecular dynamics of solvent molecules (water molecules) and solute molecules (mediator molecules). The following is a rough description of the problem. A hydrophilic molecule is a hydrophilic particle, a linear particle, and a rigid rod. Solvent molecules are hydrophilic particles. The interaction between hydrophilic particles and aqueous particles can be described as a "soft" interaction between hydrophilic particles and aqueous particles. The most important thing is to use the method of " The temperature of the system should be kept constant, and the speed should be kept constant. The time of interaction is Δt^*=0.0025 °, and the distance of interaction is r_c^*=3.0 °. The periodic boundary condition is used. The total number of particles is 5832 and the number density is 0.75. At first, the solution was prepared at high temperature (T^*=10.0). T^*=1.3. The analysis of the formation process of the intermediate phase. The structure analysis results of the formation of the concentration (c_s=0.1 ~ 0.9) of the mediator molecules, the increase of the concentration, the change of the phase, the change of the phase, and the change of the phase. The main forces that dominate the self-assembly of hydrophilic molecules are the water-based attractive forces and hydrophilic repulsive forces at the water-solvent interface. It is important that the water repelling force is formed in the opposite direction and in the opposite direction

项目成果

S.Fujiwara: "Structure Formation of a Single Polymer Chain in Solution : A Molecular Dynamics Study"Journal of Macromolecular Science - Physics. B42・3&4. 455-466 (2003)

S. Fujiwara：“溶液中单聚合物链的结构形成：分子动力学研究”高分子科学杂志 - 物理学 B42・3&4（2003 年）。

S.Fujiwara: "Molecular dynamics simulation of a single polymer chain in vacuum and in solution"Computer Physics Communications. 147. 342-345 (2002)

S.Fujiwara：“真空和溶液中单聚合物链的分子动力学模拟”计算机物理通讯。

Molecular Dynamics Simulation for Structure Formation of a Single Polymer Chain in Solution

溶液中单聚合物链结构形成的分子动力学模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Physical Society of Japan 75・2
• 作者: Nakajima;J.;Y.Takei;A.Hasegawa;S.Fujiwara
• 通讯作者: S.Fujiwara

Pattern Analysis of Structural Dynamics : Application to Molecular System Relaxation

结构动力学模式分析：在分子系统弛豫中的应用

• 发表时间: 2003
• 期刊: Brazilian Journal of Physics 33・3
• 作者: Nakajima;J.;Y.Takei;A.Hasegawa;S.Fujiwara;S.Fujiwara;S.Fujiwara;S.Fujiwara;R.R.Rosa
• 通讯作者: R.R.Rosa

Molecular dynamics simulation of micelle formation in amphiphilic solution

• DOI: 10.1080/08927020601052948
• 发表时间: 2007-01-01
• 期刊: MOLECULAR SIMULATION
• 影响因子: 2.1
• 作者: Fujiwara, S.;Itoh, T.;Tamura, Y.
• 通讯作者: Tamura, Y.