微視的トポロジカル欠陥構造の時間発展と動的安定性に着目した分子膜の変形機構の解明

阐明分子膜的变形机制，重点关注微观拓扑缺陷结构的时间演化和动态稳定性

• 批准号: 18651049
• 负责人: 中谷 彰宏
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18651049/
• 关键词: トポロジカル欠陥; 計算力学; 転位; 乾燥泡膜; 非線形局在モード; 曲率; フェーズフィールド法; 分子動力学法

本課題は微視的トポロジカル欠陥の動的安定性と運動に着目した分子膜の変形機構の解明を目的としている。前年度に引き続き、トポロジカル欠陥としての転位の取り扱い、非線形局在モードの解析、膜構造の原子レベルからの解析と連続体レベルの変形解析、応用としてのナノカプセルからの物質拡散について検討した。研究実績は以下のとおりである。1.トポロジカル欠陥の周囲の応力場とひずみ場および不連続を含む変位場を理解し、計算機上での効率のよい取り扱いを可能とするPartition-of-Unity法による定式化を行い、解析コードを作成した。欠陥の階層性の例として、刃状転位(線欠陥)の列よる粒界(面欠陥)のモデル化をおこなった。2.非線形相互作用によるエネルギー局在構造として、カーボンナノチューブに誘起される非線形局在モードについて分子動力学法を用いて検討した。3.トポロジーおよび微分幾何学に基づいた変形体力学を用いて、流動膜モデルを定式化した。簡単な解析例として、2次元ひもモデルについて変形解析を実施した。4.分子動力学法による膜モデルの解析として、DTAC、C18-Siからなる無水構造である乾燥泡膜のモデルを作成し、水素および酸素の透過性について調べた。5.カプセルの形状制御を目指し、相転移により形状が変化する高分子を内包したナノカプセルの変形解析を実施した。

该项目旨在阐明分子膜的变形机制，重点关注微观拓扑缺陷的动态稳定性和运动。延续上一年，我们考虑了位错作为拓扑缺陷的处理、非线性局域模式的分析、原子水平的膜结构分析和连续体水平的变形分析，以及纳米胶囊材料扩散的应用。研究结果如下。 1. 了解应力场、应变场和位移场（包括拓扑缺陷周围的不连续性），使用可在计算机上进行高效处理的单位分部方法对其进行公式化，并开发分析代码。作为缺陷层次的示例，我们通过一排边缘位错（线缺陷）对晶界（平面缺陷）进行建模。 2. 我们利用分子动力学方法研究了由于非线性相互作用而在碳纳米管中诱导的非线性局域模式作为能量局域结构。 3.利用基于拓扑和微分几何的变形体力学建立了流体膜模型。作为一个简单的分析示例，我们对二维弦模型进行了变形分析。 4. 作为使用分子动力学方法的膜模型分析，我们创建了由DTAC和C18-Si组成的无水结构的干泡沫膜的模型，并研究了其氢和氧的渗透性。 5. 为了控制胶囊的形状，我们对含有因相变而发生形状变化的聚合物的纳米胶囊进行了变形分析。

项目成果

Excitation of intrinsic localized modes in a graphene sheet

• DOI: 10.1209/0295-5075/80/40008
• 发表时间: 2007-11
• 期刊: EPL (Europhysics Letters)
• 作者: Yu Yamayose;Y. Kinoshita;Y. Doi;A. Nakatani;T. Kitamura

転位モデルによる粒界と転位の相互作用場の解析

使用位错模型分析晶界和位错之间的相互作用场

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Fujita;M. W. Chen;中谷彰宏・下川智嗣・椋代雄太郎
• 通讯作者: 中谷彰宏・下川智嗣・椋代雄太郎

X-FEMを用いた粒界と転位の相互作用の解析

使用 X-FEM 分析晶界和位错之间的相互作用

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本機械学会講演論文集(2007年度年次大会) No.07-1
• 作者: 山本昌弘;中別府修;月ケ瀬貴弥・中谷彰宏・清水惠司;中谷彰宏・椋代雄太郎・土井祐介
• 通讯作者: 中谷彰宏・椋代雄太郎・土井祐介

Microstructural evolution in crystalline metal induced by plastic deformation-Atomistic study of grainsubdivision in tension, torsion and rolling-

塑性变形引起的结晶金属的微观结构演化-拉伸、扭转和滚动晶粒细分的原子研究-

• 发表时间: 2007
• 期刊: Solid Mechanics and its Applications 144
• 作者: HATA;Yusuke;畑 祐介;Akihiro Nakatani
• 通讯作者: Akihiro Nakatani

転位と粒界の相互作用による応力場の解析(離散転位モデルと準連続体モデルの比較)

位错与晶界相互作用引起的应力场分析（离散位错模型与准连续介质模型的比较）

• 发表时间: 2007
• 作者: Y. Mukudai;T. Shimokawa and N. Akihiro;平本知之・下川智嗣・喜成年泰・新宅救徳;山下智彬・下川智嗣・喜成年泰・新宅救徳;下川智嗣・山下智彬・喜成年泰・新宅救徳;椋代雄太郎・下川智嗣・中谷彰宏
• 通讯作者: 椋代雄太郎・下川智嗣・中谷彰宏