粗子化分子動力学シミュレーションによる相変化ダイナミクス

使用粗化分子动力学模拟的相变动力学

基本信息

批准号：
17760172
负责人：
泰岡顕治
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

17年度,18年度に引き続き液晶の粗子化分子動力学シミュレーションおよび原始レベルでの分子動力学シミュレーションを行った.粗子化分子動力学シミュレーションについては,平板間に挟まれた液晶の振る舞い,拡散係数などについてシステムサイズ依存性について大規模計算を行った.また,粗子化シミュレーションとの対応を見るために,昨年度からの続きで原始レベルでの分子動力学シミュレーションを行った.特に今年度は,5CBを用いて,当方相と液晶相の間の相転移現象について計算を行った.既存の研究では,分子数が少なく,また長時間シミュレーションが行われていなかったため,粗子化シミュレーションとの比較も難しかった.本研究では,分子動力学専用計算機MDGPAPE-3を用い,500分子程度の系において, 0. lMPaにおける様々な温度で,約100nsほどのシミュレーションを行い,相転移現象を計算した.計算に汎用機を用いた場合には数十年かかることが予想されるが,本研究ではMDGRAPE-3を用いることで1年弱で計算を行うことができた.分子モデルとしてOPLS-UAモデルを用いたが,計算系を大きくし,計算時間を長く取ったことで,周期境界条件の影響が少なくなり,相転移の際のヒステリシスが小さくなったことで,転移点をより正確に見積もることが可能となった.転移点は実験結果より3%ほど小さくなった.また粗子化シミュレーションで得られた値とほぼ一致した.

从2017年和2018年开始，进行了液晶和原始分子动力学模拟的粗分子动力学模拟。对于粗分子动力学模拟，对夹在平板之间的液晶的行为和扩散系数的系统大小依赖性和扩散系数进行了大规模计算。此外，为了查看与粗模拟的对应关系，在上一个财政年度之后，在原始水平进行了分子动力学模拟。特别是，今年使用5CB来计算我们相位和液晶相之间的相变现象。在现有的研究中，分子的数量很小，很长一段时间内没有进行模拟，从而使与粗模拟的比较难以进行比较。在这项研究中，专用的分子动力学计算机MDGPAPE-3在约500个分子的系统中使用为0。通过在LMPA的各种温度下约100 ns的模拟计算相变现象。预计如果使用通用机进行计算，将需要几十年的时间，但是在这项研究中，可以使用MDGrape-3在不到一年的时间内执行计算。 OPLS-UA模型被用作分子模型，但是通过增加计算系统并花费更长的计算时间，降低了周期性边界条件的影响，并减少了相变时的磁滞，从而可以更准确地估算过渡点。与实验结果相比，过渡点降低了约3％。它也几乎与在粗化模拟中获得的值一致。