高分子相分離系のメソスコピック構造と動力学

高分子混合系およびブロック共重合体を含む系のメソスケールでの相分離構造の形成過程と運動の動力学を研究するための手法としては、従来は平均場近似と粗視化の方法を用いた現象論的なモデルに立脚した解析が行われてきた。本研究では、この粗視化モデルと同様に平均場近似の範囲内ではあるが、高分子鎖の統計的な性質を、よりミクロなスケールで正確に計算することのできる「経路積分表示」を用いたモデル化を行った。具体的には、相分離の各瞬間における高分子セグメントの空間分布関数を外的拘束条件とみなし、局所平衡の条件を仮定して高分子鎖の配位の統計を経路積分表示し、この経路積分を用いてセグメント濃度分布関数の従うメソスケールの時間発展方程式(偏微分方程式)の係数をミクロに決定するという方法を用いて、メソスケールの発展方程式にミクロな情報を導入する方法を定式化した。さらに、このモデルの有効性は、計算機シミュレーションによって確かめられた。我々の方法を用いれば、従来の現象論のモデルに比べて、より少数のミクロなパラメタを用いて系の状態を第一原理的に計算する事が可能となり、高分子材料の構造予測などに応用が可能であると予想される。

高分子混合系およびブロック共重合体を含む系のメソスケールでの相分離構造の形成過程と運動の動力学を研究するための手法としては、従来は平均場近似と粗視化の方法を用いた現象論的なモデルに立脚した解析が行われてきた。本研究では、この粗視化モデルと同様に平均場近似の範囲内ではあるが、高分子鎖の統計的な性質を、よりミクロなスケールで正確に計算することのできる「経路積分表示」を用いたモデル化を行った。具体的には、相分離の各瞬間における高分子セグメントの空間分布関数を外的拘束条件とみなし、局所平衡の条件を仮定して高分子鎖の配位の統計を経路積分表示し、この経路積分を用いてセグメント濃度分布関数の従うメソスケールの時間発展方程式(偏微分方程式)の係数をミクロに決定するという方法を用いて、メソスケールの発展方程式にミクロな情報を導入する方法を定式化した。さらに、このモデルの有効性は、計算機シミュレーションによって確かめられた。我々の方法を用いれば、従来の現象論のモデルに比べて、より少数のミクロなパラメタを用いて系の状態を第一原理的に計算する事が可能となり、高分子材料の構造予測などに応用が可能であると予想される。