構造性流体中の表面間力計算を行うためには，それに先立ち，その流体自体を適切に表現できなければいけない。そこで，筆者はまず大規模な界面活性剤水溶液のシミュレーションの実現を試みた。その結果，界面活性剤が集合体を形成する様子や，集合体が分裂する様子が観察された。また，筆者が水中における界面活性剤ミセルのシミュレーションを行った結果，実験で示されるようなミセル内部の流動性を表現できることが示された。このミセルの内部構造は，水分子まで含んだ通常の分子動力学法により，膨大な計算時間を費やして得られた結果とも良好に一致した。さらに，陰溶媒モデルにより，電解質によるミセルの安定化を表現できることも確認された。以上のように，本研究の手法により界面活性剤水溶液を表現できることが示された。
DLVO理論では，表面間力は固液界面に形成される電気二重層の重なりによる静電反発力と，van der Waals引力との釣り合いで表現される。このDLVO理論により，電解質水溶液中における表面間力は正確に記述することができる。そこで，塩化ナトリウム水溶液中に二つの球形粒子を導入したシミュレーションにより，表面間力の解析を行い，得られた結果をDLVO理論と比較，検証した。その結果，本手法により粒子表面間力を適切に表現できることを確認すると共に，DLVO理論では不明であった粒子・溶液界面での詳細な溶質分子分布を明らかにした。
以上のように，これまでに界面活性剤水溶液やコロイド粒子分散系へ適用可能な，大規模シミュレーション手法の開発に成功し，界面活性剤水溶液のような構造性流体中における粒子表面間力算出のための基礎を確立した。筆者は，今後，これまで開発した手法を組合せ，界面活性剤水溶液中における粒子表面間力算出という，これまでは実現できなかったシミュレーションに取り組んでいく予定である。

カテゴリ: 物理
質問: 塩化ナトリウム水溶液中に2つの球形粒子を導入したシミュレーションにより、何が明らかになりましたか。
回答: DLVO理論では不明だった粒子・溶液界面での詳細な溶質分子分布が明らかになりました。