移動現象論

教員

山本 量一 ( Ryoichi YAMAMOTO )

山本 量一教授(工学研究科)

研究テーマ

複雑流体やソフトマターの示すユニークな性質について、その本質を理解するために計算機シミュレーションを用いた研究を行っています。またそのために必要な新しい計算手法の開発を行っています。

  1. ソフトマター/複雑流体における移動現象
  2. 物質の計算機シミュレーション
  3. 新しいシミュレーション手法の開発

連絡先

桂キャンパス A4棟 1階118号室
TEL: 075-383-2661
FAX: 075-383-2651
E-mail: ryoichi@cheme.kyoto-u.ac.jp

谷口 貴志 ( Takashi TANIGUCHI )

谷口 貴志准教授(工学研究科)

研究テーマ

連絡先

桂キャンパス A4棟 1階117号室
TEL: 075-383-2681
FAX: 075-383-2651
E-mail: taniguch@cheme.kyoto-u.ac.jp

John MOLINA

John MOLINA助教(工学研究科)

研究テーマ

アクティブマター

連絡先

桂キャンパス A4棟 1階116号室
TEL: 075-383-2631
FAX: 075-383-2651
E-mail: John@cheme.kyoto-u.ac.jp

研究紹介

本研究室では、複雑流体やソフトマターの移動現象について、主に計算機シミュレーションを用いた研究を行っている。複雑流体では複数の共存相を含むメソ~マクロスケールの現象が興味の対象であり、物質をミクロにモデル化する分子シミュレーションでは計算量が膨大になり、有効なシミュレーションが困難となる。よって、複雑流体やソフトマターの移動現象に対して有効なシミュレーションを行うためには、何らかの工夫が不可欠となる。これまで化学工学では経験的な手法が一般に用いられてきたが、我々は、統計力学や流体力学をベースとした最新の理論的手法を積極的に導入し、移動現象の新しい方法論を化学工学分野で開拓するという立場でこの問題に取り組んでいる。

1. コロイド分散系の直接数値シミュレーション

我々はコロイド分散系に対して有効なメソスケールのシミュレーション手法を開発し、KAPSELとして一般公開した。その後、その方法を理論的な解析の難しかった荷電コロイド系の電気泳動に応用して大きな成果を挙げている。

fig1a  fig1b
図1. 気泳動するコロイド粒子の直接数値シミュレーション。矢印:流動場,カラー:対イオン濃度

2. 複雑流体・ソフトマターの移動現象に有効なマルチスケールシミュレーションの開発

分子サイズを大きく超えたスケールで有効なメソスケールシミュレーションは、これまで主に基礎科学的な立場で利用され成功を収めてきた。しかし、物質の化学的な個性に注目することの多い応用研究の立場では大きな問題に直面する。つまりこれまで連続体シミュレーションで用いてきたメソスケールモデルに、分子構造などのミクロな情報を反映することが困難きわまりないのである。我々は、全く新しい方法論として、異なるシミュレーション手法を接続する「マルチスケールシミュレーション法」の開発に着手し、これまでのシミュレーション法では太刀打ちできなかった複雑流体やソフトマターの移動現象に関連する種々の問題の解決に取り組んでいる [http://multiscale.jp/]。

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図2. 荷電コロイド系のマルチスケールシミュレーションの概念図