分子シミュレーションの基礎と高分子材料の研究・開発の効率化への展開

高分子材料開発を効率的に行う上で、今や分子シミュレーションは極めて重要な役割を担っている。高分子のもつ特徴の一つとして、凝集構造の階層性を挙げることができる。高分子材料開発においては、このような階層構造の形成機構を明らかにする必要がある。　本セミナーでは、階層的な構造をもつ高分子の構造形成に焦点を当て、その基礎概論を述べたあと、高分子のモデリング手法や分子シミュレーション手法の基礎を解説する。また、OCTAやLAMMPS、Gromacsなど、高分子シミュレーションにおいてよく用いられるソフトウェアについても、最近の研究事例を交えながら、その概要を紹介する。

高分子構造形成の基礎概論
1. 高分子の結晶化
  - 高分子の配向構造
  - ポリエチレンの結晶化
  - ポリエチレンの単結晶
2. ブロック共重合体のミクロ相分離
  - マクロ相分離
  - ミクロ相分離
高分子のモデリング
1. 階層構造 _{結晶性高分子を例にとって}
  - 高分子球晶の階層構造
  - 高分子シミュレーションの階層構造
2. 全原子モデル
  - 典型的な相互作用ポテンシャル関数
  - 反応力場 (ReaxFF)
3. 粗視化モデル _{2つのアプローチ}
  - 単純化した分子モデル
  - 現実的な分子モデル
  - 粗視化モデルの例
高分子のシミュレーション手法
1. モンテカルロ (MC) 法
  - 高分子鎖のランダム・ウォークモデル
  - 動力学への拡張
2. 分子動力学 (MD) 法
  - MD法とは
  - 差分近似法
  - シミュレーションで求める量
  - (例) 単原子分子系
3. ランジュバン動力学 (LD) 法
  - ランジュバン方程式
  - ランジュバン方程式の解
4. 散逸粒子動力学 (DPD) 法
  - DPD法とは
  - 粒子間力
  - 揺動散逸定理
  - 速度Verletアルゴリズムの修正版
ソフトウェアの特徴
1. OCTA (COGNACなど)
  - COGNACの概要
  - COGNACの基本機能
  - 単位系
  - インストール関連
  - COGNACの利用手順
2. LAMMPS
  - LAMMPSの概要
  - LAMMPSの基本機能
  - 単位系
  - インストール関連
  - LAMMPSの利用手順
3. NAMD
  - NAMDの概要
  - NAMDの基本機能
  - 単位系
  - インストール関連
  - NAMDの利用手順
4. AMBER
  - AMBERの概要
  - 単位系
  - インストール関連
  - AMBERの利用手順
5. Gromacs
  - Gromacsの概要
  - 単位系
  - インストール関連
  - Gromacsの利用手順
研究事例
1. 高分子の構造形成
  1. 単一高分子鎖の構造形成
  2. 細孔中のシクロヘキサンで観測される相転移
  3. 双性イオン性ポリマーブラシ – 水界面における水のダイナミクス
2. 両親媒性分子の自己会合
  1. 両親媒性分子のミセル形成
  2. 双頭型両親媒性分子の高次構造形成

質疑応答

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後日(開催終了後から10日以内を目途)に、ID,パスワードをメールにてご連絡申し上げます。
視聴期間は2023年6月29日〜7月12日を予定しております。
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セミナー資料は、PDFファイルをダウンロードいただきます。
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ご視聴は、お申込み者様ご自身での視聴のみに限らせていただきます。不特定多数でご覧いただくことはご遠慮下さい。
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