分子シミュレーションの基礎と高分子材料開発の効率化への展開【Live配信】

セミナー趣旨

　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。

セミナープログラム

1. 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
2. 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
3. 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
4. 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
      • 電荷の無次元化
      • ＣＯＧＮＡＣの利用手順
      • pythonスクリプトによるパラメータの変更
   2. ＬＡＭＭＰＳ
      • ＬＡＭＭＰＳの概要
      • ＬＡＭＭＰＳの基本機能
      • 単位系
      • ＬＡＭＭＰＳの利用手順
   3. ＮＡＭＤ
      • ＮＡＭＤの概要
      • ＮＡＭＤの基本機能
      • 単位系
      • ＮＡＭＤの利用手順
   4. ＡＭＢＥＲ
      • ＡＭＢＥＲの概要
      • 単位系
   5. Ｇｒｏｍａｃｓ
      • Ｇｒｏｍａｃｓの概要
      • 単位系
5. 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. 単一屈曲－半屈曲ジブロックコポリマーの折り畳み転移
      3. 末端帯電デンドリマーと線状高分子電解質の複合体化
      4. 細孔中のシクロヘキサンで観測される相転移
   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□

セミナー講師

京都工芸繊維大学　材料化学系　教授　博士(理学)　藤原 進　氏

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