結び目高分子のダイナミクスと高分子ネットワーク : ミクロなトポロジーからマクロへ

打结聚合物和聚合物网络的动力学：从微观拓扑到宏观拓扑

• 批准号: 19031007
• 负责人: 出口 哲生
• 金额: $ 3.26万
• 依托单位: Ochanomizu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19031007/
• 关键词: 高分子構造・物性; トポロジー; 統計力学; 結び目; 数理物理; ダイナミクス; ブラウン動力学; 結び目DNA

高分子のトポロジーに起因する絡み合い効果を、トポロジー的絡み合い効果とよぶ。環状高分子や高分子網目のトポロジーは合成の際に決定され、その後変化しない。ミクロなトポロジーからマクロを解明する以下の研究を行った。(1) 自己排除体積をもつ二本の環状鎖を重心間の距離Rの位置にランダムに生成したとき、絡み目Lを生成する確率を、数値シミュレーションで求めた。距離Rの依存性を表す関数形としてカイ自乗検定で有効なものを、今回はじめて求めることに成功した。ここで求めれた絡み目を生成する確率は、環状高分子溶液の浸透圧測定によって実験で検証可能である。(2) 溶液中の結び目環状高分子の拡散定数を、流体力学的相互作用を取り入れたブラウン動力学を用いて求め、結び目依存性が理想結び目の平均交点数で表されることを明らかにした。FENEポテンシャルとLJポテンシャルをセグメント間のボンドがすり抜けしないように設定した。さらに、結び目高分子の慣性半径と流体力学的半径の比を求めた。これは実験と比較可能である。(3) 結び目環状高分子溶液の固有粘度をブラウン動力学計算により求めた。

由聚合物拓扑引起的纠缠效应称为拓扑纠缠效应。循环聚合物和聚合物网络的拓扑是在合成过程中确定的，之后不会改变。进行了以下研究，以从微拓扑阐明宏。 （1）当两个具有自排除体积的圆形链在重心之间的距离处随机生成时，通过数值模拟确定了产生纠缠的可能性L的概率。我首次成功找到了一种功能形式，该功能形式代表了使用卡方检验有效的距离R的依赖性。可以通过测量环状聚合物溶液的渗透压来实验验证此处获得的纠缠材料的概率。 （2）使用结合流体动力相互作用的布朗动力学确定结中圆形聚合物的扩散常数，并揭示了结的依赖性表示为理想结的平均相交点。设定了Fene电位和LJ电位，以使各个细分之间的键不会滑落。此外，确定了结聚合物的惯性半径和水动力半径的比率。这与实验相当。 （3）通过布朗动力学计算确定结圆聚合物溶液的固有粘度。

项目成果

Scaling aspects of the probability of random knots and links and the dynamics of ring polymers in solution

随机结和链接的概率以及溶液中环聚合物的动力学的缩放方面

• 发表时间: 2008
• 作者: 金枝直子;出口哲生;T. Deguchi
• 通讯作者: T. Deguchi

A chain of linked ring polymers in solution via Brownian dynamics

通过布朗动力学在溶液中形成链环聚合物

• 发表时间: 2009
• 作者: S. Fujii;M. Konno;Y. Isono;T. Deguchi and N. Kanaeda
• 通讯作者: T. Deguchi and N. Kanaeda

PNAの結び目とソフトマター物理学

PNA 结和软物质物理

• 发表时间: 2008
• 作者: 金枝直子;出口哲生;丹波之宏;出口哲生
• 通讯作者: 出口哲生

列状に絡み合う環状高分子の鎖の溶媒中における拡散定数

溶剂中柱中缠绕的环状聚合物链的扩散常数

• 发表时间: 2009
• 作者: 金枝直子;出口哲生
• 通讯作者: 出口哲生

On the criticality of random knots at the θ temperature-A preliminary report

关于θ温度下随机结的临界性-初步报告

• 发表时间: 2009
• 期刊: 物性研究 92-1
• 作者: T. Deguchi;Y. Akita and A. Yao
• 通讯作者: Y. Akita and A. Yao