JP4649169B2

JP4649169B2 - Polymer design support program and polymer simulation device

Info

Publication number: JP4649169B2
Application number: JP2004317217A
Authority: JP
Inventors: 裕香田子森; 拓小沢; 剛史空; 友紀子崎元
Original assignee: Japan Research Institute Ltd
Current assignee: Japan Research Institute Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: JP2006127317A

Description

本発明は、ポリマーの設計を支援するポリマー設計支援プログラム、及びポリマーの相分離構造をシミュレートするポリマー・シミュレーション装置に関する。 The present invention relates to a polymer design support program that supports polymer design and a polymer simulation apparatus that simulates a phase separation structure of the polymer.

従来、Edwardsの平均場理論を用いて高分子の界面構造、及び界面物性を計算する動的平均場シミュレータが知られている。このシミュレータが計算する高分子の界面構造、及び界面物性とは、例えば分子吸脱着、ミセル化、ミクロ相分離構造、及びマクロ相分離構造である。このシミュレータは、ＳＣＦ（ＳｅｌｆＣｏｎｓｉｓｔａｎｔＦｉｅｌｄ）理論に基づいた静的計算及び動的計算を実行する。当該シミュレータの計算対象は、１０ｎｍから１００ｎｍ（１ｎｍ＝１０^−９ｍ）オーダーの現象であって、１０^−８秒から１秒程度の時間である。 Conventionally, a dynamic mean field simulator for calculating the interface structure and interface properties of a polymer using Edwards mean field theory is known. The polymer interface structure and interface physical properties calculated by the simulator are, for example, molecular adsorption / desorption, micellization, microphase separation structure, and macrophase separation structure. This simulator performs static and dynamic calculations based on SCF (Self Consistent Field) theory. The calculation target of the simulator is a phenomenon of the order of 10 nm to 100 nm (1 nm = 10 ⁻⁹ m), and the time is about 10 ⁻⁸ seconds to 1 second.

ナノ・マイクロスケールの解析対象は、空間スケール及び解析対象物理量が多様なので、物理量が異なる複数種類の入出力データを共通の書式で記述するファイル形式が用いられる。このファイル形式は、ＵＤＦ（ＵｓｅｒＤｉｆｉｎａｂｌｅＦｏｒｍａｔ）型式と呼ばれる。 Since the nano / micro scale analysis objects have various spatial scales and physical quantities to be analyzed, a file format is used in which a plurality of types of input / output data having different physical quantities are described in a common format. This file format is called UDF (User Defined Format).

ポリマーの構造を仮想的に定義して、界面構造及び界面物性を上記シミュレータで解析する場合、仮想的に定義したポリマーの構造と、モル体積などの物性値とをＵＤＦ形式で記述した入力ファイルを作成し、動的平均場シミュレータに入力する（例えば、非特許文献１参照。）。
「ＯＣＴＡＦＡＱ」、ＯＣＴＡ、インターネット、２００４年１０月５日検索、＜URL：ｈｔｔｐ：／／ｏｃｔａ．ｊｐ／ＯＣＴＡ／ｆａｑ＿ｊｐ．ｈｔｍｌ＞ When the structure of the polymer is virtually defined and the interface structure and physical properties are analyzed with the simulator, an input file describing the virtually defined polymer structure and physical properties such as molar volume in UDF format It is created and input to the dynamic mean field simulator (see Non-Patent Document 1, for example).
“OCTA FAQ”, OCTA, Internet, search on October 5, 2004, <URL: http: // octa. jp / OCTA / faq_jp. html>

しかしながら、ＵＤＦ形式に従った入力ファイルの作成は、初心者には困難であるという課題があった。例えば、利用者は、ＵＤＦ形式の項目毎にモル体積等の物性値を入力する。この場合、入力するモル体積などの物性値が、仮想的に定義したポリマー構造に適切に対応するか否かの判断が困難であるという課題があった。 However, the creation of an input file according to the UDF format has a problem that it is difficult for beginners. For example, the user inputs a physical property value such as a molar volume for each item in the UDF format. In this case, there is a problem that it is difficult to determine whether or not a physical property value such as an input molar volume appropriately corresponds to a virtually defined polymer structure.

上記課題を解決することを目的として、本発明の第１の形態においては、ポリマーの設計を支援するポリマー設計支援プログラムであって、コンピュータを、モノマーを組み合わせることによって、ポリマーを構成するセグメントを設定するセグメント設定画面を表示するセグメント設定部、モノマーの分子量を予め格納するモノマー・データベース、セグメント設定画面上で複数のモノマーが組み合わせられた場合に、組み合わせられたモノマーの分子量を前記モノマー・データベースから読み出して、当該セグメントの分子量を計算するセグメント計算部、複数種類のセグメントを画面上で接続することによってポリマーの構造を定義する、ポリマー設計画面を表示するポリマー設計部、ポリマー設計画面上でセグメントが接続された場合に、接続された各セグメントの分子量を用いてポリマーの分子量を計算するポリマー計算部、及びポリマー計算部によって計算されたポリマーの分子量を、ポリマーの構造と共に表示するポリマー情報表示部として機能させるポリマー設計支援プログラムが提供される。 In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, there is provided a polymer design support program for supporting the design of a polymer, wherein a segment constituting a polymer is set by combining a monomer with a computer. A segment setting screen that displays the segment setting screen, a monomer database that stores the molecular weight of the monomer in advance, and when multiple monomers are combined on the segment setting screen, the molecular weight of the combined monomer is read from the monomer database The segment calculation unit that calculates the molecular weight of the segment, the polymer structure is defined by connecting multiple types of segments on the screen, the polymer design unit that displays the polymer design screen, and the segments are connected on the polymer design screen When In addition, a polymer calculation unit that calculates the molecular weight of the polymer using the molecular weight of each connected segment, and a polymer design that functions as a polymer information display unit that displays the molecular weight of the polymer calculated by the polymer calculation unit together with the structure of the polymer Support programs are provided.

上記のプログラムは、コンピュータを更に、構造が定義されたポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストを格納するセグメントリスト格納部、及び全ての種類のセグメント間のχパラメータを格納するカイ・パラメータ格納部として機能させてもよい。 The above program further includes a computer, a segment list storage for storing a list of all types of segments used in the structure-defined polymer, and a chi parameter for storing χ parameters between all types of segments. You may make it function as a storage part.

上記のプログラムは、コンピュータを更に、複数種類の基のそれぞれを、当該基の分子量に対応付けて予め格納する基データベース、複数種類の基を接続することによってモノマーの構造を定義するモノマー設計画面を表示するモノマー設計部、及びモノマー設計画面上で複数の基が接続された場合に、それぞれの基の分子量を基データベースから読み出して合計することにより、モノマーの分子量を計算するモノマー計算部として機能させ、モノマー・データベースは、モノマー計算部によって計算されたモノマーの分子量を更に格納してもよい。 The above program further includes a computer that further stores a monomer design screen for defining a monomer structure by connecting a plurality of types of groups, a group database that stores in advance each of a plurality of types in association with the molecular weight of the group. When multiple groups are connected on the monomer design screen to be displayed and the monomer design screen, the molecular weight of each group is read from the base database and summed to function as a monomer calculation unit that calculates the molecular weight of the monomer. The monomer database may further store the molecular weight of the monomer calculated by the monomer calculation unit.

上記のプログラムは、基データベースに、更に、基の凝集エネルギーおよびモル体積を基に対応付けて予め格納させ、モノマー計算部に、更に、モノマー設計画面上で接続された基の凝集エネルギーおよびモル体積を基データベースから読み出して、当該モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を算出し、セグメント計算部に、更に、ポリマーを構成するセグメントが設定された場合に、当該セグメントに組み合わせられたモノマーの凝集エネルギーおよびモル体積に基づいて、カイ・パラメータ格納部に格納されているセグメント間のχパラメータを算出させてもよい。 The above program further causes the group database to store the group cohesive energy and molar volume in advance in association with the group, and causes the monomer calculation unit to further store the group cohesive energy and molar volume connected on the monomer design screen. From the base database, the aggregation energy and molar volume of the monomer are calculated, and when the segment constituting the polymer is further set in the segment calculation unit, the aggregation energy and molarity of the monomer combined with the segment are calculated. Based on the volume, the χ parameter between segments stored in the chi parameter storage unit may be calculated.

上記のプログラムは、モノマー設計部に、更に、基の空いている手に水素をつけるか、または当該手をイオンの状態にするかの選択を受け付けさせ、モノマー計算部に、更に、基の空いている手に水素が付けられたか、または当該手をイオンの状態にされたかによって、モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を修正させてもよい。 The above program causes the monomer design unit to accept the selection of whether to add hydrogen to the vacant hand or to put the hand in an ionic state, and causes the monomer calculation unit to further vacate the group. The cohesive energy and molar volume of the monomer may be modified depending on whether the hand is hydrogenated or the hand is in an ionic state.

上記のプログラムは、モノマー設計部に、更に、定義されたモノマーの構造を示す構造データを保存すべき旨が利用者によって指示された場合に、空いている手があるか否かを判断させ、空いている手があると判断した場合に、当該手に水素を付けるか、または当該手をイオン基にするかを利用者に問い合わせる表示を行わせてもよい。 The above program further causes the monomer design unit to determine whether or not there is a free hand when the user instructs that the structure data indicating the defined monomer structure should be stored. When it is determined that there is a vacant hand, a display may be made to inquire the user whether to add hydrogen to the hand or to use the hand as an ionic group.

本発明の第２の形態によれば、ポリマーの相分離構造をシミュレートするポリマー・シミュレーション装置は、モノマーを組み合わせることによって、ポリマーを構成するセグメントを設定するセグメント設定画面を表示するセグメント設定部と、モノマーの分子量を予め格納するモノマー・データベースと、セグメント設定画面上で複数のモノマーが組み合わせられた場合に、組み合わせられたモノマーの分子量を前記モノマー・データベースから読み出して、当該セグメントの分子量を計算するセグメント計算部と、複数種類のセグメントを画面上で接続することによってポリマーの構造を定義する、ポリマー設計画面を表示するポリマー設計部と、ポリマー設計画面上でセグメントが接続された場合に、接続された各セグメントの分子量を用いてポリマーの分子量を計算する、ポリマー計算部と、ポリマー計算部によって計算されたポリマーの分子量を、ポリマーの構造と共に表示するポリマー情報表示部と、構造が定義されたポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストを格納するセグメントリスト格納部と、全ての種類のセグメント間のχパラメータを格納するカイ・パラメータ格納部と、セグメントリスト格納部に格納されたセグメントのリスト、およびカイ・パラメータ格納部に格納された各セグメント間のχパラメータを用いて、ポリマーの相分離構造をシミュレートするシミュレート部とを備えたポリマー・シミュレーション装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, a polymer simulation apparatus that simulates a phase separation structure of a polymer includes a segment setting unit that displays a segment setting screen for setting a segment constituting the polymer by combining monomers, When a monomer database that stores the molecular weight of the monomer in advance and a plurality of monomers are combined on the segment setting screen, the molecular weight of the combined monomer is read from the monomer database and the molecular weight of the segment is calculated. Connected when a segment is connected on the polymer design screen, the polymer design screen that displays the polymer design screen, which defines the polymer structure by connecting multiple types of segments on the screen. Molecule of each segment Calculate the molecular weight of the polymer using the polymer calculation part, the polymer information display part that displays the molecular weight of the polymer calculated by the polymer calculation part together with the structure of the polymer, and all the polymers used for the polymer whose structure is defined Segment list storage section for storing a list of different types of segments, chi parameter storage section for storing χ parameters between all types of segments, a list of segments stored in the segment list storage section, and chi parameters There is provided a polymer simulation apparatus including a simulation unit that simulates a phase separation structure of a polymer using a χ parameter between segments stored in a storage unit.

上記のポリマー・シミュレーション装置は、複数種類の基のそれぞれを、当該基の分子量に対応付けて予め格納する基データベースと、複数種類の基を接続することによってモノマーの構造を定義するモノマー設計画面を表示するモノマー設計部と、モノマー設計画面上で複数の基が接続された場合に、それぞれの基の分子量を基データベースから読み出して合計することにより、モノマーの分子量を計算するモノマー計算部とを更に備え、モノマー・データベースは、モノマー計算部によって計算されたモノマーの分子量を更に格納してもよい。 The above-mentioned polymer simulation apparatus includes a group database that stores each of a plurality of groups in advance in association with the molecular weight of the group, and a monomer design screen that defines the monomer structure by connecting the plurality of groups. A monomer design unit for displaying, and when a plurality of groups are connected on the monomer design screen, a monomer calculation unit for calculating the molecular weight of the monomer by reading out the molecular weight of each group from the base database and summing them up The monomer database may further store the molecular weight of the monomer calculated by the monomer calculation unit.

上記のポリマー・シミュレーション装置において、基データベースは、更に、基の凝集エネルギーおよびモル体積を基に対応付けて予め格納しており、モノマー計算部は、更に、モノマー設計画面上で接続された基の凝集エネルギーおよびモル体積を基データベースから読み出して、当該モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を算出し、セグメント計算部は、更に、ポリマーを構成するセグメントが設定された場合に、当該セグメントに組み合わせられたモノマーの凝集エネルギーおよびモル体積に基づいて、セグメント間のχパラメータを算出してもよい。 In the polymer simulation apparatus, the base database further stores in advance the group cohesive energy and the molar volume in association with the base, and the monomer calculation unit further stores the base connected on the monomer design screen. The cohesive energy and molar volume are read from the base database, and the cohesive energy and molar volume of the monomer are calculated, and the segment calculation unit further determines the monomer combined with the segment when the segment constituting the polymer is set. The χ parameter between segments may be calculated based on the cohesive energy and the molar volume.

上記のポリマー・シミュレーション装置において、モノマー設計部は、更に、基の空いている手に水素をつけるか、または当該手をイオンの状態にするかの選択を受け付け、モノマー計算部は、更に、基の空いている手に水素が付けられたか、または当該手をイオンの状態にされたかによって、モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を修正してもよい。 In the above polymer simulation apparatus, the monomer design unit further accepts selection of whether to add hydrogen to the vacant hand or put the hand in an ionic state, and the monomer calculation unit further The cohesive energy and molar volume of the monomer may be modified depending on whether hydrogen is attached to the vacant hand or whether the hand is in an ionic state.

上記のポリマー・シミュレーション装置において、モノマー設計部は、更に、定義されたモノマーの構造を示す構造データを保存すべき旨が利用者によって指示された場合に、空いている手があるか否かを判断し、空いている手があると判断した場合に、当該手に水素を付けるか、または当該手をイオン基にするかを利用者に問い合わせる表示を行ってもよい。 In the polymer simulation apparatus, the monomer design unit further determines whether or not there is a free hand when the user instructs that the structure data indicating the structure of the defined monomer should be stored. If it is determined and it is determined that there is a free hand, a display may be made to inquire the user whether to add hydrogen to the hand or use the hand as an ionic group.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.

図１は、本実施形態のポリマー・シミュレーション装置１００の機能構成を示す。ポリマー・シミュレーション装置１００は、仮想的なポリマー構造のモデリングを支援すると共に、モデリングされたポリマーの界面特性を動的平均場シミュレータで計算するための入力ファイルの生成を支援する。動的平均場シミュレータは、モデリングされたポリマーの界面特性の一例として、ポリマーの相分離構造をシミュレートする。 FIG. 1 shows a functional configuration of a polymer simulation apparatus 100 of the present embodiment. The polymer simulation apparatus 100 supports modeling of a virtual polymer structure, and also supports generation of an input file for calculating an interface characteristic of the modeled polymer by a dynamic mean field simulator. The dynamic mean field simulator simulates the phase separation structure of the polymer as an example of the interfacial properties of the modeled polymer.

ポリマー・シミュレーション装置１００は、モデリング部１０、ユーザ入力部７２、セグメント計算部２０、ポリマー計算部４０、ポリマー情報表示部５０、ポリマー・データベース６０、カイ・パラメータデータベース６２、セグメント・データベース６４、入力ファイル生成部９２、及びシミュレート部９０を備える。モデリング部１０は、モノマーを複数繰り返すことによって、ポリマーを構成するセグメントを設定するセグメント設定画面を表示する。ユーザ入力部７２は、セグメント設定画面に応じてユーザの入力を受け付ける。セグメント計算部２０は、セグメント設定画面上でモノマーの繰り返し数が設定された場合に、モノマーの分子量、モル体積、及び凝集エネルギーに基づいて、当該セグメントの分子量、モル体積、及び凝集エネルギーを計算する。セグメント計算部２０は、算出したセグメントの分子量、モル体積、及び凝集エネルギーをセグメント・データベース６４に格納する。 The polymer simulation apparatus 100 includes a modeling unit 10, a user input unit 72, a segment calculation unit 20, a polymer calculation unit 40, a polymer information display unit 50, a polymer database 60, a chi parameter database 62, a segment database 64, and an input file. A generation unit 92 and a simulation unit 90 are provided. The modeling unit 10 displays a segment setting screen for setting a segment constituting the polymer by repeating a plurality of monomers. The user input unit 72 receives user input in accordance with the segment setting screen. The segment calculation unit 20 calculates the molecular weight, molar volume, and cohesive energy of the segment based on the molecular weight, molar volume, and cohesive energy of the monomer when the number of monomer repetitions is set on the segment setting screen. . The segment calculation unit 20 stores the calculated molecular weight, molar volume, and cohesive energy of the segment in the segment database 64.

モデリング部１０は、複数種類のセグメントを画面上で接続することによってポリマーの構造を定義する、ポリマー設計画面を表示する。ポリマー計算部４０は、ポリマー設計画面上でセグメントが接続された場合に、接続された各セグメントの分子量をセグメント・データベース６４から読み出してポリマーの分子量を計算する。ポリマー情報表示部５０は、ポリマー計算部４０によって計算されたポリマーの分子量などの物性値を、ポリマーの構造と共に表示する。これにより利用者は、仮想的にモデリングしたポリマーの構造とポリマー計算部４０で計算されたポリマーの物性値との対応をポリマー情報表示部５０において容易に確認することができる。従って、シミュレート部９０に入力する入力ファイルを生成する場合に、モデリングによりイメージしたポリマー構造に基づいた入力ファイルが生成されることを視覚的に確認できる。なお、モデリング部１０は、本発明のモノマー設計部、セグメント設定部、及びポリマー設計部の一例である。 The modeling unit 10 displays a polymer design screen that defines a polymer structure by connecting a plurality of types of segments on the screen. When the segments are connected on the polymer design screen, the polymer calculation unit 40 reads the molecular weight of each connected segment from the segment database 64 and calculates the molecular weight of the polymer. The polymer information display unit 50 displays physical property values such as the molecular weight of the polymer calculated by the polymer calculation unit 40 together with the structure of the polymer. Thus, the user can easily check the correspondence between the virtually modeled polymer structure and the polymer property value calculated by the polymer calculation unit 40 in the polymer information display unit 50. Therefore, when an input file to be input to the simulation unit 90 is generated, it can be visually confirmed that an input file based on the polymer structure imaged by modeling is generated. The modeling unit 10 is an example of a monomer design unit, a segment setting unit, and a polymer design unit of the present invention.

ポリマー・データベース６０は、モデリング部１０によって構造が定義されたポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストを格納する。ポリマー・データベース６０は、本発明のセグメントリスト格納部の一例である。セグメント計算部２０は、セグメント・データベース６４に格納されているセグメントのすべての組み合わせについて、セグメント間のχパラメータを算出する。セグメント計算部２０は、モデリング部１０によるセグメントの設定が終わった時点で、各種セグメント間のχパラメータを計算する。あるいは、モデリング部１０において新たなセグメントが設定される度に、既に設定されているセグメントとの間のχパラメータを計算していてもよい。 The polymer database 60 stores a list of all types of segments used in the polymer whose structure has been defined by the modeling unit 10. The polymer database 60 is an example of a segment list storage unit of the present invention. The segment calculation unit 20 calculates the χ parameter between segments for all combinations of segments stored in the segment database 64. The segment calculation unit 20 calculates the χ parameter between various segments when the setting of the segment by the modeling unit 10 is completed. Alternatively, every time a new segment is set in the modeling unit 10, the χ parameter between the already set segment may be calculated.

セグメント計算部２０は、セグメント毎の凝集エネルギー及びモル体積と、ユーザによって入力される温度と、ユーザによって選択されるセグメントのモル体積（以下、基準モル体積という）とに基づいて、セグメント間のカイ・パラメータを算出する。カイ・パラメータデータベース６２は、セグメント計算部２０によって算出されたカイ・パラメータをセグメントの組み合わせに対応付けて格納する。 The segment calculation unit 20 determines the key between segments based on the cohesive energy and molar volume for each segment, the temperature input by the user, and the molar volume of the segment selected by the user (hereinafter referred to as the reference molar volume).・ Calculate parameters. The chi parameter database 62 stores the chi parameters calculated by the segment calculation unit 20 in association with the combination of segments.

ポリマー・シミュレーション装置１００は、さらに基データベース６６、モノマー・データベース６５、及びモノマー計算部８０を備える。基データベース６６は、複数種類の基のそれぞれを、当該基の分子量、凝集エネルギー、及びモル体積に対応付けて予め格納する。モデリング部１０は、複数種類の基を画面上で接続することによってモノマーの構造を定義するモノマー設計画面を表示する。モノマー計算部８０は、モノマー設計画面上で複数の基が接続された場合に、それぞれの基の分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を基データベース６６から読み出して合計することにより、モノマーの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を計算する。モノマー・データベース６５は、モノマー計算部８０によって計算されたモノマーの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を格納する。モノマー・データベース６５は、本発明のモノマー分子量格納部の一例である。セグメント計算部２０は、モデリング部１０によって複数のモノマーが組み合わせられた時に、組み合わせられたモノマーの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積をモノマー・データベース６５から読み出して、セグメントの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を計算する。セグメント計算部２０は、算出したセグメントの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積をセグメント・データベース６４に格納する。 The polymer simulation apparatus 100 further includes a base database 66, a monomer database 65, and a monomer calculation unit 80. The group database 66 stores each of a plurality of types of groups in advance in association with the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of the group. The modeling unit 10 displays a monomer design screen that defines the structure of the monomer by connecting a plurality of types of groups on the screen. When a plurality of groups are connected on the monomer design screen, the monomer calculation unit 80 reads out the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of each group from the group database 66 and totals them, thereby calculating the molecular weight and aggregation of the monomers. Calculate energy and molar volume. The monomer database 65 stores the molecular weight, cohesive energy, and molar volume of the monomer calculated by the monomer calculation unit 80. The monomer database 65 is an example of a monomer molecular weight storage unit of the present invention. When a plurality of monomers are combined by the modeling unit 10, the segment calculation unit 20 reads out the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of the combined monomers from the monomer database 65, and calculates the molecular weight, aggregation energy, and molarity of the segment. Calculate the volume. The segment calculation unit 20 stores the calculated molecular weight, aggregation energy, and molar volume of the segment in the segment database 64.

入力ファイル生成部９２は、ポリマーの相分離構造を計算するために使用するデータをカイ・パラメータデータベース６２及びポリマー・データベース６０から取得し、取得したデータからＵＤＦ形式の入力ファイルを生成する。当該入力ファイルは、ポリマー・データベース６０に格納されているセグメントのリストと、各セグメント間のχパラメータを示す。シミュレート部９０は、入力ファイル生成部９２からＵＤＦ形式の入力ファイルを取得し、入力ファイルが示すセグメントのリストとセグメント間のχパラメータとを用いて、ポリマーの相分離構造をシミュレートする。以上の構成により、ポリマー・シミュレーション装置１００は、仮想的なポリマー構造を容易に定義できると共に、定義されたポリマー構造に基づいて、ポリマーの相分離構造を解析するために使用するデータをシミュレート部９０に容易に入力することができる。従って、所望の相分離構造を有するポリマーの設計を効果的に支援することができる。 The input file generation unit 92 acquires data used to calculate the phase separation structure of the polymer from the chi parameter database 62 and the polymer database 60, and generates a UDF format input file from the acquired data. The input file shows a list of segments stored in the polymer database 60 and the χ parameter between each segment. The simulation unit 90 acquires a UDF format input file from the input file generation unit 92, and simulates the polymer phase separation structure using the segment list indicated by the input file and the χ parameter between the segments. With the above-described configuration, the polymer simulation apparatus 100 can easily define a virtual polymer structure, and based on the defined polymer structure, simulates data used for analyzing the phase separation structure of the polymer. 90 can be easily entered. Therefore, it is possible to effectively support the design of a polymer having a desired phase separation structure.

図２及び図３は、それぞれ基データベース６６及びモノマー・データベース６５のデータフォーマットの一例を示す。基データベース６６は、基の分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を、複数種類の基のそれぞれに対応付けて予め格納する。モノマー・データベース６５は、モノマー計算部８０によって計算されたモノマーの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を、複数種類のモノマーのそれぞれに対応付けて格納する。 2 and 3 show examples of data formats of the base database 66 and the monomer database 65, respectively. The group database 66 stores in advance the molecular weight, cohesive energy, and molar volume of the group in association with each of a plurality of types of groups. The monomer database 65 stores the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of the monomer calculated by the monomer calculation unit 80 in association with each of a plurality of types of monomers.

図４及び図５は、それぞれセグメント・データベース６４及びポリマー・データベース６０のデータフォーマットの一例を示す。セグメント・データベース６４は、セグメント計算部２０が算出したセグメントの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を、複数種類のセグメントのそれぞれに対応付けて格納する。セグメント・データベース６４は、さらにセグメントに含まれるモノマーの種類と、モノマー数（モノマーの繰り返し数）をセグメントに対応付けて格納してもよい。ポリマー・データベース６０は、モデリング部１０によって構造が定義されたポリマーの構造と、当該ポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストとを格納する。ポリマー・データベース６０は更に、ポリマー計算部４０が算出するポリマーの分子量を、モデリング部１０で定義されたポリマーに対応付けて格納する。 4 and 5 show examples of data formats of the segment database 64 and the polymer database 60, respectively. The segment database 64 stores the molecular weight, cohesive energy, and molar volume of the segment calculated by the segment calculation unit 20 in association with each of a plurality of types of segments. The segment database 64 may further store the types of monomers included in the segments and the number of monomers (the number of monomer repeats) in association with the segments. The polymer database 60 stores the structure of the polymer whose structure is defined by the modeling unit 10 and a list of all types of segments used for the polymer. The polymer database 60 further stores the molecular weight of the polymer calculated by the polymer calculation unit 40 in association with the polymer defined by the modeling unit 10.

図６は、カイ・パラメータデータベース６２のデータフォーマットの一例を示す。カイ・パラメータデータベース６２は、セグメント計算部２０によって算出される全ての種類のセグメント間のχパラメータを格納する。例えば、カイ・パラメータデータベース６２は、セグメント・データベース６４に格納されているすべてのセグメントのペアに対応付けて、カイ・パラメータを求める温度と、基準モル体積と、セグメント間のχパラメータとを格納する。 FIG. 6 shows an example of the data format of the chi parameter database 62. The chi parameter database 62 stores χ parameters between all types of segments calculated by the segment calculator 20. For example, the chi parameter database 62 stores the temperature for obtaining the chi parameter, the reference molar volume, and the χ parameter between the segments in association with all the pairs of segments stored in the segment database 64. .

図７は、ポリマー設計画面２００の第１の例を示す。利用者は、ポリマー設計画面２００において複数種類のセグメントを接続することによってポリマーの構造を定義する。セグメントリスト表示部２１０には、複数種類のセグメントのリストが表示されている。セグメント構造表示部２２０は、セグメントリスト表示部２１０にリスト表示されているセグメントの構造を表示する。セグメント物性表示部２３０は、物性タブ２３２が選択されている場合に、セグメントリスト表示部２１０において選択されているセグメントの物性を表示する。利用者は、マウス及びキーボードなどのユーザ入力部７２を介してセグメントリスト表示部２１０から任意のセグメントを選択し、ポリマー構造定義画面２４０にドラッグ・アンド・ドロップすることにより、ポリマーの構造を設計する。 FIG. 7 shows a first example of the polymer design screen 200. The user defines the structure of the polymer by connecting a plurality of types of segments on the polymer design screen 200. The segment list display unit 210 displays a list of a plurality of types of segments. The segment structure display unit 220 displays the structure of the segments displayed in the list on the segment list display unit 210. The segment physical property display unit 230 displays the physical properties of the segment selected in the segment list display unit 210 when the physical property tab 232 is selected. The user designs a polymer structure by selecting an arbitrary segment from the segment list display unit 210 via the user input unit 72 such as a mouse and a keyboard, and dragging and dropping the segment on the polymer structure definition screen 240. .

図８から図１４は、モノマー、セグメント、及びポリマーを順にモデリングし、シミュレート部９０への入力ファイルを生成するまでの画面表示の例である。また、図１５から図１８は、ポリマー・シミュレーション装置１００においてモノマー、セグメント、及びポリマーを順にモデリングし、シミュレーションを実行する場合のフローチャートを示す。以下、図８から図１４の画面表示と図１５から１８のフローチャートを併せて参照しながらポリマー・シミュレーション装置１００の動作を説明する。 FIG. 8 to FIG. 14 are examples of screen displays from modeling of monomers, segments, and polymers in order until generation of an input file to the simulation unit 90. 15 to 18 are flowcharts in the case where the monomer, segment, and polymer are modeled in order in the polymer simulation apparatus 100 and the simulation is executed. The operation of the polymer simulation apparatus 100 will be described below with reference to the screen displays of FIGS. 8 to 14 and the flowcharts of FIGS.

まず、図８、図１５、及び図１６を参照してモノマー・モデリング（Ｓ１００）のフローを説明する。図８は、モノマー設計画面３００の一例を示す。利用者は、モノマー設計画面３００におけるウィンドウ３０２から複数種類の基をウィンドウ３０４にドラッグ・アンド・ドロップして接続することにより、モノマーの構造を定義する（Ｓ１０２）。モノマー計算部８０は、モノマー設計画面３００で接続された基のそれぞれの分子量、凝集エネルギー、およびモル体積を基データベース６６から読み出し、それぞれの物性値を接続された基同士で加算することにより、モノマーの分子量、凝集エネルギー、およびモル体積を計算する（Ｓ１０４）。 First, the flow of monomer modeling (S100) will be described with reference to FIG. 8, FIG. 15, and FIG. FIG. 8 shows an example of the monomer design screen 300. The user defines a monomer structure by dragging and dropping a plurality of types of groups from the window 302 on the monomer design screen 300 to the window 304 (S102). The monomer calculation unit 80 reads the molecular weight, the cohesive energy, and the molar volume of each group connected on the monomer design screen 300 from the group database 66, and adds the respective physical property values between the connected groups, thereby The molecular weight, the cohesive energy, and the molar volume are calculated (S104).

その後、モデリング部１０は、定義されたモノマーの構造を示す構造データを保存すべき旨が利用者によって指示されたか否かを判断する（Ｓ１０６）。構造データを保存すべき旨が指示されていないと判断すると（Ｓ１０６：Ｎｏ）、ステップ１０２に戻り、モノマー構造の定義を継続する。一方、構造データを保存すべき旨が指示されたと判断すると（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、次にモノマー設計画面３００に表示されているモノマーに空いている手、すなわち未接続部があるか否かを判断する（Ｓ１０８）。そして、未接続部があると判断すると（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、モデリング部１０は、当該未接続部に水素を接続するか、または当該未接続部をイオンの状態にするかを、利用者に問い合わせる表示を行い、利用者の選択を受け付ける（Ｓ１１０）。 Thereafter, the modeling unit 10 determines whether or not the user has instructed that the structure data indicating the structure of the defined monomer should be stored (S106). If it is determined that it is not instructed to store the structure data (S106: No), the process returns to step 102 to continue the definition of the monomer structure. On the other hand, if it is determined that it is instructed that the structure data should be saved (S106: Yes), it is then determined whether or not there is an empty hand in the monomer displayed on the monomer design screen 300, that is, whether there is an unconnected portion. (S108). If it is determined that there is an unconnected portion (S108: Yes), the modeling unit 10 inquires of the user whether hydrogen is connected to the unconnected portion or the unconnected portion is in an ionic state. Display is performed and the user's selection is accepted (S110).

モノマー計算部８０は、ステップ１１０において、基の未接続部に水素を接続する選択がされたか、または当該未接続部をイオンの状態する選択がされたかによって、ステップ１０４で算出したモノマーの分子量、凝集エネルギー、およびモル体積を修正する（Ｓ１１１）。ステップ１０８において、未接続部がないと判断すると、モノマー計算部８０は、ステップ１０４で算出したモノマーの分子量、凝集エネルギー、およびモル体積をモノマー・データベース６５に格納する（Ｓ１１２）。以上でモノマー・モデリング（Ｓ１００）を終了する。 The monomer calculation unit 80 calculates the molecular weight of the monomer calculated in step 104 depending on whether hydrogen is connected to the unconnected portion of the group in step 110 or whether the unconnected portion is selected to be in an ionic state. The cohesive energy and the molar volume are corrected (S111). If it is determined in step 108 that there is no unconnected portion, the monomer calculation unit 80 stores the molecular weight, cohesive energy, and molar volume of the monomer calculated in step 104 in the monomer database 65 (S112). This completes the monomer modeling (S100).

次に、図９、図１５、及び図１７を参照してセグメント設定（Ｓ２００）のフローを説明する。図９は、セグメント設定画面４００の一例を示す。まず、セグメント設定画面４００においてボタン４０２を押すと、モノマーファイル選択画面が表示される。ユーザによって読み込むモノマーファイルが選択されると、モデリング部１０は、モノマー・データベース６５に保存されたモノマーの情報を読み込む。利用者は、モノマーを複数接続することによって、ポリマーを構成するセグメントを設定する（Ｓ２０２）。設定されたセグメントは、セグメントリスト表示部２１０にリスト表示される。セグメントが含むモノマーの数は、セグメント物性表示部２３０において設定する。セグメント物性表示部２３０に表示される設定値は、ユーザによる変更が可能である。 Next, the flow of segment setting (S200) will be described with reference to FIG. 9, FIG. 15, and FIG. FIG. 9 shows an example of the segment setting screen 400. First, when the button 402 is pressed on the segment setting screen 400, a monomer file selection screen is displayed. When the monomer file to be read is selected by the user, the modeling unit 10 reads the monomer information stored in the monomer database 65. The user sets a segment constituting the polymer by connecting a plurality of monomers (S202). The set segment is displayed as a list in the segment list display unit 210. The number of monomers contained in the segment is set in the segment property display unit 230. The set value displayed on the segment physical property display unit 230 can be changed by the user.

次に図１０、及び図１１を参照する。図１０は、セグメント情報取得画面４２０の一例を示す。図１１は、セグメント物性表示画面４４０の一例を示す。セグメント情報取得画面４２０において、原子団タブ４２４を選択すると、セグメントに含まれる基が一覧表示される。基の物性値を示すデータが基データベース６６から選択された後、セットボタン４２２が押されると、セグメント計算部２０は基毎のモル体積及び凝集エネルギーを取得して表示する。 Reference is now made to FIGS. FIG. 10 shows an example of the segment information acquisition screen 420. FIG. 11 shows an example of the segment property display screen 440. When the atomic group tab 424 is selected in the segment information acquisition screen 420, a list of groups included in the segment is displayed. When the set button 422 is pressed after the data indicating the physical property values of the group are selected from the base database 66, the segment calculation unit 20 acquires and displays the molar volume and cohesive energy for each group.

セグメント計算部２０は、基毎のモル体積及び凝集エネルギーからセグメント全体のモル体積及び凝集エネルギーを計算する。セグメント物性表示画面４４０において、物性タブ２３２が選択されると、セグメント物性表示部２３０にセグメント計算部２０が計算したセグメント全体のモル体積及び凝集エネルギーが表示される（Ｓ２０４）。セグメント計算部２０は、モノマーのモル体積、及び凝集エネルギーをモノマー・データベース６５から読み出して、読み出した物性値をモノマーの数だけ加算又は積算することにより、セグメントの凝集エネルギー、およびモル体積を計算してもよい。 The segment calculation unit 20 calculates the molar volume and cohesive energy of the entire segment from the molar volume and cohesive energy of each group. When the physical property tab 232 is selected on the segment physical property display screen 440, the molar volume and cohesive energy of the entire segment calculated by the segment calculating unit 20 are displayed on the segment physical property display unit 230 (S204). The segment calculation unit 20 reads the molar volume and aggregation energy of the monomer from the monomer database 65, and calculates the aggregation energy and molar volume of the segment by adding or integrating the read physical property values by the number of monomers. May be.

次に、セグメント計算部２０は、セグメント間のχパラメータを計算する（Ｓ２０６）。図１２は、カイ・パラメータ計算画面４６０の一例を示す。カイ・パラメータ計算画面４６０は、セグメント・ペア表示画面４６１と、温度設定部４６２と、基準モル体積設定部４６４と、χパラメータ表示部４６８とを有する。セグメント・ペア表示画面４６１は、セグメント・データベース６４に格納されているすべてのセグメントの組み合わせを表示する。温度設定部４６２は、χパラメータを計算する温度の設定を受け付ける。基準モル体積設定部４６４は、χパラメータを計算する基準モル体積の設定を受け付ける。 Next, the segment calculation unit 20 calculates the χ parameter between segments (S206). FIG. 12 shows an example of the chi parameter calculation screen 460. The chi-parameter calculation screen 460 includes a segment / pair display screen 461, a temperature setting unit 462, a reference molar volume setting unit 464, and a χ parameter display unit 468. The segment pair display screen 461 displays a combination of all segments stored in the segment database 64. The temperature setting unit 462 receives a temperature setting for calculating the χ parameter. The reference molar volume setting unit 464 accepts the setting of the reference molar volume for calculating the χ parameter.

セグメント計算部２０は、セグメント・ペア表示画面４６１でセグメントの組み合わせが選択され、さらに温度及び基準モル体積が設定された状態で計算ボタン４６６が押された場合に、セグメント毎の凝集エネルギー及びモル体積をセグメント・データベース６４から読み出す。そして、読み出した凝集エネルギー及びモル体積と、設定された温度及び基準モル体積とに基づいて、セグメント間のカイ・パラメータを算出する（Ｓ２０６）。カイ・パラメータ計算画面４６０は、セグメント計算部２０によって算出されたセグメント間のχパラメータの計算結果をχパラメータ表示部４６８に表示する。カイ・パラメータデータベース６２は、セグメント計算部２０によって算出されたカイ・パラメータをセグメントの組み合わせに対応付けて格納する（Ｓ２０８）。以上でセグメント設定フロー（Ｓ２００）を終了する。 When the combination of segments is selected on the segment / pair display screen 461 and the calculation button 466 is pressed while the temperature and the reference molar volume are set, the segment calculation unit 20 displays the cohesive energy and molar volume for each segment. Are read from the segment database 64. Then, based on the read cohesive energy and molar volume, and the set temperature and reference molar volume, a chi-parameter between segments is calculated (S206). The chi parameter calculation screen 460 displays the calculation result of the inter-segment χ parameter calculated by the segment calculation unit 20 on the χ parameter display unit 468. The chi parameter database 62 stores the chi parameters calculated by the segment calculation unit 20 in association with the combination of segments (S208). The segment setting flow (S200) is thus completed.

次に、図１３，図１４、及び図１８を参照してポリマー・モデリング（Ｓ３００）のフローを説明する。図１３は、ポリマー設計画面２００の第２の例を示す。図１８は、図１５のポリマー・モデリングステップ（Ｓ３００）の詳細を示す。ポリマー・モデリングステップ（Ｓ３００）は、セグメント設定フロー（Ｓ２００）で設定されたセグメントを接続することによりポリマー構造を定義する。溶媒に用いるセグメントはポリマー・モデリングには使用しない。 Next, the flow of polymer modeling (S300) will be described with reference to FIG. 13, FIG. 14, and FIG. FIG. 13 shows a second example of the polymer design screen 200. FIG. 18 shows details of the polymer modeling step (S300) of FIG. The polymer modeling step (S300) defines the polymer structure by connecting the segments set in the segment setting flow (S200). The segment used for the solvent is not used for polymer modeling.

ポリマー設計画面２００において、ポリマー定義ボタン２０２が押されると、ポリマー設計画面２００の下部にポリマー構造定義画面２４０が表示される。利用者は、セグメントリスト表示部２１０に表示されるセグメントリストから所望のセグメントをマウスで選択して、ポリマー構造定義画面２４０にドラッグ・アンド・ドロップすることにより、ポリマーの構造を定義する。ポリマー構造定義画面２４０にドロップされたセグメントには、他のセグメントを接続可能な手（未接続部）が表示される。他のセグメントを接続可能な手（未接続部）を有する複数のセグメントがポリマー構造定義画面２４０に表示されている場合、一のセグメントの手を他のセグメントの手にドラッグ・アンド・ドロップすることにより、当該手同士が接続される。 When the polymer definition button 202 is pressed on the polymer design screen 200, a polymer structure definition screen 240 is displayed at the bottom of the polymer design screen 200. The user defines a polymer structure by selecting a desired segment from the segment list displayed on the segment list display unit 210 with the mouse and dragging and dropping it on the polymer structure definition screen 240. In the segment dropped on the polymer structure definition screen 240, a hand (unconnected portion) that can connect another segment is displayed. When a plurality of segments having hands that can connect other segments (unconnected parts) are displayed on the polymer structure definition screen 240, drag and drop the hand of one segment to the hand of another segment Thus, the hands are connected to each other.

次に、入力ファイル作成ボタン２４２が押されると、ポリマー計算部４０は、ポリマーの物性値を計算する（Ｓ３０４）。例えば、ポリマー構造定義画面２４０で接続された各セグメントの分子量をセグメント・データベース６４から読み出して加算することにより、ポリマー構造定義画面２４０に表示されているポリマーの分子量を計算する。ポリマー・データベース６０は、定義されたポリマーの構造とポリマー計算部４０で計算されたポリマーの物性値とを格納する（Ｓ３０８）。例えば、ポリマーの定義に用いられている全ての種類のセグメントのリストを格納する。以上でポリマー・モデリング（Ｓ３００）のフローを終了する。なお、ポリマー・モデリングを完了した後でもセグメントの物性値、及びセグメント間のχパラメータは変更可能である。 Next, when the input file creation button 242 is pressed, the polymer calculation unit 40 calculates the physical property value of the polymer (S304). For example, the molecular weight of each segment connected on the polymer structure definition screen 240 is read from the segment database 64 and added to calculate the molecular weight of the polymer displayed on the polymer structure definition screen 240. The polymer database 60 stores the defined polymer structure and the physical property values of the polymer calculated by the polymer calculator 40 (S308). For example, it stores a list of all types of segments used in the definition of a polymer. This is the end of the polymer modeling (S300) flow. Even after the polymer modeling is completed, the physical property values of the segments and the χ parameter between the segments can be changed.

図１４は、入力ファイル作成画面２５０の一例を示す。入力ファイル生成部９２は、入力ファイル作成ボタン２４２が押された場合に、シミュレート部９０によるシミュレーションの解析条件を入力ファイル作成画面２５０に入力するように要求する。シミュレーションの解析条件とは、例えばシミュレーションの最大繰り返し数及び収束値などの計算パラメータである。これらの解析条件が入力された後に、作成ボタン２５２が押されると、入力ファイル生成部９２は、ポリマー・データベース６０に格納されているポリマーの情報と入力された解析条件とを用いて、動的平均場シミュレータ用の入力ファイルをＵＤＦ形式で生成する（Ｓ４００）。 FIG. 14 shows an example of the input file creation screen 250. When the input file creation button 242 is pressed, the input file generation unit 92 requests that the simulation analysis conditions by the simulation unit 90 be input to the input file creation screen 250. The simulation analysis conditions are calculation parameters such as the maximum number of simulation iterations and a convergence value. When the creation button 252 is pressed after these analysis conditions are input, the input file generation unit 92 dynamically uses the polymer information stored in the polymer database 60 and the input analysis conditions. An input file for the mean field simulator is generated in the UDF format (S400).

シミュレート部９０は、シミュレート部９０が生成した入力ファイルに基づいて、ポリマーの相分離構造のシミュレーションを実行し（Ｓ５００）、シミュレーション結果を出力する（Ｓ６００）。シミュレート部９０は、ポリマーの相分離構造を出力する。相分離構造の例は、モデリングしたポリマーと溶媒とが２層に分離する状態、モデリングしたポリマーと溶媒とが交互に層をなすラメラ状態、モデリングしたポリマーと溶媒とが３層に分離し、中間の層は混ざり合っている状態、モデリングしたポリマーが溶媒中で粒状に分散するミセル状態、及びモデリングしたポリマーが溶媒中で柱状に分離するヘキサゴナル状態などである。以上で本フローは終了する。 Based on the input file generated by the simulation unit 90, the simulation unit 90 executes a simulation of the phase separation structure of the polymer (S500), and outputs a simulation result (S600). The simulating unit 90 outputs a polymer phase separation structure. Examples of phase separation structures include a state where the modeled polymer and the solvent are separated into two layers, a lamellar state where the modeled polymer and the solvent are alternately layered, and the modeled polymer and the solvent are separated into three layers. These layers are in a mixed state, a micelle state in which the modeled polymer is dispersed in a granular form in a solvent, and a hexagonal state in which the modeled polymer is separated into columns in the solvent. This flow is completed.

図１９は、ポリマー・シミュレーション装置１００の機能を実現するコンピュータ５００の構成の一例を示す図である。本実施形態において、コンピュータ５００は、ハードディスクドライブ７１０に格納されているプログラムに基づいて、図１から図１８において説明したポリマー・シミュレーション装置１００の機能を実現する。 FIG. 19 is a diagram illustrating an example of the configuration of a computer 500 that implements the functions of the polymer simulation apparatus 100. In the present embodiment, the computer 500 realizes the functions of the polymer simulation apparatus 100 described in FIGS. 1 to 18 based on a program stored in the hard disk drive 710.

コンピュータ５００は、ＣＰＵ７００と、ＲＯＭ７０２と、ＲＡＭ７０４と、通信インターフェース７０６と、ハードディスクドライブ７１０と、フレキシブルディスクドライブ７１２と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１４とを備える。ＣＰＵ７００は、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０４、ハードディスクドライブ７１０、フレキシブルディスク７２０、及び／又はＣＤ−ＲＯＭ７２２に格納されたプログラムに基づいて動作する。 The computer 500 includes a CPU 700, a ROM 702, a RAM 704, a communication interface 706, a hard disk drive 710, a flexible disk drive 712, and a CD-ROM drive 714. The CPU 700 operates based on programs stored in the ROM 702, the RAM 704, the hard disk drive 710, the flexible disk 720, and / or the CD-ROM 722.

これらのプログラムは、コンピュータ５００に、ユーザ入力部７２、モデリング部１０、ポリマー情報表示部５０、ポリマー計算部４０、セグメント計算部２０、モノマー計算部８０、基データベース６６、モノマー・データベース６５、セグメント・データベース６４、カイ・パラメータデータベース６２、ポリマー・データベース６０、入力ファイル生成部９２、及びシミュレート部９０の機能を実現させる。 These programs are stored in a computer 500 by a user input unit 72, a modeling unit 10, a polymer information display unit 50, a polymer calculation unit 40, a segment calculation unit 20, a monomer calculation unit 80, a base database 66, a monomer database 65, a segment database, The functions of the database 64, the chi parameter database 62, the polymer database 60, the input file generation unit 92, and the simulation unit 90 are realized.

フレキシブルディスクドライブ７１２は、フレキシブルディスク７２０からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１４は、ＣＤ−ＲＯＭ７２２からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。また、プログラムは記録媒体から直接ＲＡＭに読み出されて実行されても、一旦ハードディスクドライブ７１０にインストールされた後にＲＡＭ７０４に読み出されて実行されてもよい。 The flexible disk drive 712 reads a program from the flexible disk 720 and provides it to the CPU 700. The CD-ROM drive 714 reads a program from the CD-ROM 722 and provides it to the CPU 700. Further, the program may be read directly from the recording medium into the RAM and executed, or once installed in the hard disk drive 710, the program may be read into the RAM 704 and executed.

更に、上記プログラムは単一の記録媒体に格納されても複数の記録媒体に格納されても良い。また記録媒体に格納されるプログラムは、オペレーティングシステムとの共同によってそれぞれの機能を提供してもよい。例えば、プログラムは、機能の一部または全部を行うことをオペレーティングシステムに依頼し、オペレーティングシステムからの応答に基づいて機能を提供するものであってもよい。 Further, the program may be stored in a single recording medium or a plurality of recording media. The program stored in the recording medium may provide each function in cooperation with the operating system. For example, the program may request the operating system to perform a part or all of the function and provide the function based on a response from the operating system.

プログラムを格納する記録媒体としては、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭの他にも、ＤＶＤ、ＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、フラッシュメモリ、ＩＣカード、ミニチュアーカード等の半導体メモリー等を用いることができる。又、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の格納装置を記録媒体として使用してもよい。 As a recording medium for storing the program, in addition to a flexible disk and a CD-ROM, an optical recording medium such as DVD and PD, a magneto-optical recording medium such as MD, a tape medium, a magnetic recording medium, a flash memory, an IC card, A semiconductor memory such as a miniature card can be used. A storage device such as a hard disk or a RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet may be used as a recording medium.

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、仮想的なポリマー構造を容易に定義できると共に、定義されたポリマー構造に基づいて、ポリマーの相分離構造を解析するために使用するデータをシミュレータに容易に入力することができる。従って、所望の相分離構造を有するポリマーの設計を効果的に支援することができる。 As is clear from the above description, according to the present embodiment, a virtual polymer structure can be easily defined, and data used to analyze the phase separation structure of the polymer based on the defined polymer structure. Can be easily input to the simulator. Therefore, it is possible to effectively support the design of a polymer having a desired phase separation structure.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

本実施形態のポリマー・シミュレーション装置１００の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the polymer simulation apparatus 100 of this embodiment. 基データベース６６のデータフォーマットの一例を示す。An example of the data format of the base database 66 is shown. モノマー・データベース６５のデータフォーマットの一例を示す。An example of the data format of the monomer database 65 is shown. セグメント・データベース６４のデータフォーマットの一例を示す。An example of the data format of the segment database 64 is shown. ポリマー・データベース６０のデータフォーマットの一例を示す。An example of the data format of the polymer database 60 is shown. カイ・パラメータデータベース６２のデータフォーマットの一例を示す。An example of the data format of the chi parameter database 62 is shown. ポリマー設計画面２００の一例を示す。An example of the polymer design screen 200 is shown. モノマー設計画面３００の一例を示す。An example of the monomer design screen 300 is shown. セグメント設定画面４００の一例を示す。An example of the segment setting screen 400 is shown. セグメント情報取得画面４２０の一例を示す。An example of the segment information acquisition screen 420 is shown. セグメント物性表示画面４４０の一例を示す。An example of the segment physical property display screen 440 is shown. カイ・パラメータ計算画面４６０の一例を示す。An example of a chi parameter calculation screen 460 is shown. ポリマー設計画面２００の他の例を示す。The other example of the polymer design screen 200 is shown. 入力ファイル作成画面２５０の一例を示す。An example of the input file creation screen 250 is shown. ポリマー・シミュレーション装置１００を用いて仮想的なポリマーをモデリングする場合のフローチャートを示す。The flowchart in the case of modeling a virtual polymer using the polymer simulation apparatus 100 is shown. 図１５のモノマー・モデリングステップ（Ｓ１００）の詳細を示す。The details of the monomer modeling step (S100) of FIG. 15 are shown. 図１５のセグメント設定ステップ（Ｓ２００）の詳細を示す。The detail of the segment setting step (S200) of FIG. 15 is shown. 図１５のポリマー・モデリングステップ（Ｓ３００）の詳細を示す。The details of the polymer modeling step (S300) of FIG. 15 are shown. コンピュータ５００の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a computer 500.

Explanation of symbols

１０モデリング部
２０セグメント計算部
４０ポリマー計算部
５０ポリマー情報表示部
６０ポリマー・データベース
６２カイ・パラメータデータベース
６４セグメント・データベース
６５モノマー・データベース
６６基データベース
７２ユーザ入力部
８０モノマー計算部
９０シミュレート部
９２入力ファイル生成部
１００ポリマー・シミュレーション装置
２００ポリマー設計画面
２１０セグメントリスト表示部
２２０セグメント構造表示部
２３０セグメント物性表示部
２３２物性タブ
２４０ポリマー構造定義画面
２５０入力ファイル作成画面
３００モノマー設計画面
４００セグメント設定画面
４２０セグメント情報取得画面
４２４原子団タブ
４４０セグメント物性表示画面
４６０カイ・パラメータ計算画面
５００コンピュータ
７２０フレキシブルディスク
７２２ＣＤ−ＲＯＭ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Modeling part 20 Segment calculation part 40 Polymer calculation part 50 Polymer information display part 60 Polymer database 62 Chi parameter database 64 Segment database 65 Monomer database 66 Base database 72 User input part 80 Monomer calculation part 90 Simulation part 92 Input File generation unit 100 Polymer simulation apparatus 200 Polymer design screen 210 Segment list display unit 220 Segment structure display unit 230 Segment physical property display unit 232 Physical property tab 240 Polymer structure definition screen 250 Input file creation screen 300 Monomer design screen 400 Segment setting screen 420 Segment Information acquisition screen 424 Atomic group tab 440 Segment property display screen 460 Chi-parameter calculation screen 500 Computer 720 Flexible disk 722 CD-ROM

Claims

A polymer design support program for supporting polymer design,
Computer
A segment setting unit for displaying a segment setting screen for setting a segment constituting the polymer by combining monomers;
A monomer database storing the molecular weight , cohesive energy and molar volume of the monomer;
A segment database storing the molecular weight, cohesive energy and molar volume of the segment;
A polymer design section that displays the polymer design screen, which defines the polymer structure by connecting multiple types of segments on the screen,
When a segment is connected on the polymer design screen, a polymer calculator that calculates the molecular weight of the polymer using the molecular weight of each connected segment,
A polymer information display unit for displaying the molecular weight of the polymer calculated by the polymer calculation unit together with the structure of the polymer;
A segment list storage for storing a list of all types of segments used in the polymer having a defined structure ;
Chi parameter storage unit for storing χ parameters between all types of segments,
A temperature setting unit that accepts a temperature setting for calculating the χ parameter;
A reference molar volume setting unit for receiving a reference molar volume setting for calculating the χ parameter;
When a plurality of monomers are combined on the segment setting screen, the molecular weight , aggregation energy and molar volume of the combined monomers are read from the monomer database, and the molecular weight , aggregation energy and molar volume of the set segment are calculated . The calculated molecular weight, cohesive energy and molar volume of the segment are stored in the segment database, and when the segment constituting the polymer is set, the temperature received by the temperature setting unit, the reference Based on the reference molar volume received by the molar volume setting unit, the aggregation energy of the monomer combined with the set segment, and the molar volume, the χ parameter between the segments is calculated, and the calculated χ parameter is Store in the chi parameter storage Segment calculating unit that, and
Accepting simulation analysis conditions, and using the analysis conditions, the segment list stored in the segment list storage unit, and the χ parameter between the segments stored in the chi parameter storage unit, An input file generator for generating an input file for the mean field simulator in UDF format,
Function as
Polymer design support program.

Said computer further
A plurality of types of groups, the molecular weight, based on the database that stores in advance in association with the aggregation energy and molar volume of the group,
A monomer design unit that displays a monomer design screen that defines the structure of the monomer by connecting a plurality of types of the groups; and
When the plurality of types of groups in the monomer design screen is connected, the molecular weight of each group, reads the aggregated energy and molar volume from the group database to calculate the molecular weight, aggregation energy and molar volume of the monomer Monomer calculation part,
Function as
The monomer database further stores the molecular weight , cohesive energy and molar volume of the monomer calculated by the monomer calculator.
The polymer design support program according to claim 1 .

A polymer design support program for supporting polymer design,
Computer
A segment setting unit for displaying a segment setting screen for setting a segment constituting the polymer by combining monomers;
A group database that stores each of a plurality of types of groups in advance in association with the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of each group ;
A monomer database that pre-stores the molecular weight , cohesive energy and molar volume of the monomer,
A segment database storing the molecular weight, cohesive energy and molar volume of the segment;
A polymer design section that displays the polymer design screen, which defines the polymer structure by connecting multiple types of segments on the screen,
When a segment is connected on the polymer design screen, a polymer calculator that calculates the molecular weight of the polymer using the molecular weight of each connected segment,
A polymer information display unit for displaying the molecular weight of the polymer calculated by the polymer calculation unit together with the structure of the polymer;
A segment list storage for storing a list of all types of segments used in the polymer having a defined structure ;
Chi parameter storage unit for storing χ parameters between all types of segments,
A temperature setting unit that accepts a temperature setting for calculating the χ parameter;
A reference molar volume setting unit for receiving a reference molar volume setting for calculating the χ parameter;
When a plurality of monomers are combined on the segment setting screen, the molecular weight, cohesive energy and molar volume of groups contained in each of the segments are read from the base database , and the set molecular weight , cohesive energy and Calculate the molar volume , store the calculated molecular weight, aggregation energy and molar volume of the segment in the segment database, and when the segment constituting the polymer is set, the temperature received by the temperature setting unit The χ parameter between the segments is calculated based on the reference molar volume received by the reference molar volume setting unit, the cohesive energy of the group included in the set segment, and the molar volume. Segment to store in the chi-parameter storage Calculation section, and
Accepting simulation analysis conditions, and using the analysis conditions, the segment list stored in the segment list storage unit, and the χ parameter between the segments stored in the chi parameter storage unit, An input file generator for generating an input file for the mean field simulator in UDF format,
Function as
Polymer design support program.

Said computer further
A monomer design unit that displays a monomer design screen that defines the structure of the monomer by connecting a plurality of types of the groups;
When the plurality of types of groups are connected on the monomer design screen, the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of each group are read from the group database, and the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of the monomer are calculated. Monomer calculation part ,
Function as
The monomer database stores the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of the monomer calculated by the monomer calculation unit .
The polymer design support program according to claim 3.

The monomer design unit further accepts a selection of whether to hydrogen free hand of the group, or the hands of the state of the ions,
The monomer calculation unit further either hydrogen free hand of said group is attached, or depending on whether the hand is in the state of ions, modify the aggregated energy and molar volume of the monomer,
The polymer design support program according to claim 2 or 4 .

The monomer design unit further determines whether or not there is a free hand in the monomer when the user instructs that the structure data indicating the structure of the defined monomer should be stored. If it is determined that there is a free hand, whether to hydrogen to the hand, or query the user whether to the hands ionic groups,
The polymer design support program according to claim 2, 4 or 5 .

The chi parameter storage unit stores the temperature for calculating the χ parameter, the reference molar volume, and the χ parameter between the segments in association with all pairs of segments stored in the segment database. To
The polymer design support program according to any one of claims 1 to 6.

A polymer simulation apparatus for simulating a phase separation structure of a polymer,
A segment setting unit for displaying a segment setting screen for setting a segment constituting the polymer by combining monomers; and
A monomer database for storing in advance the molecular weight of the monomer;
A segment database storing the molecular weight, cohesive energy and molar volume of the segment;
A polymer design section that displays a polymer design screen that defines the structure of the polymer by connecting multiple types of segments on the screen;
A polymer calculator that calculates the molecular weight of the polymer using the molecular weight of each connected segment when the segments are connected on the polymer design screen;
A polymer information display unit that displays the molecular weight of the polymer calculated by the polymer calculation unit together with the structure of the polymer;
A segment list storage for storing a list of all types of segments used in the polymer having a defined structure;
Chi parameter storage unit for storing χ parameters between all types of segments;
A temperature setting unit for receiving a temperature setting for calculating the χ parameter;
A reference molar volume setting unit for receiving a reference molar volume setting for calculating the χ parameter;
When a plurality of monomers are combined on the segment setting screen, the molecular weight , aggregation energy and molar volume of the combined monomers are read from the monomer database, and the molecular weight , aggregation energy and molar volume of the set segment are calculated . The calculated molecular weight, cohesive energy and molar volume of the segment are stored in the segment database, and when the segment constituting the polymer is set, the temperature received by the temperature setting unit, the reference Based on the reference molar volume received by the molar volume setting unit, the aggregation energy of the monomer combined with the set segment and the molar volume, the χ parameter between the segments is calculated, and the calculated χ parameter is Store in the chi parameter storage And the segment calculation unit,
Accepting simulation analysis conditions, and using the analysis conditions, the segment list stored in the segment list storage unit, and the χ parameter between the segments stored in the chi parameter storage unit, An input file generator for generating an input file for the mean field simulator in UDF format;
A simulation unit that obtains the input file and uses the list of segments indicated by the input file and the χ parameter between the segments to simulate the phase separation structure of the polymer;
With
Polymer simulation equipment.

A plurality of types of groups, the molecular weight of the group, and group database for storing in advance in association with the aggregation energy and molar volume,
A monomer design unit that displays a monomer design screen that defines the structure of the monomer by connecting a plurality of types of the groups;
When the plurality of types of groups in the monomer design screen is connected, the molecular weight of each group, reads the aggregated energy and molar volume from the group database to calculate the molecular weight, aggregation energy and molar volume of the monomer A monomer calculation unit;
Further comprising
The monomer database further stores the molecular weight , cohesive energy and molar volume of the monomer calculated by the monomer calculator.
The polymer simulation apparatus according to claim 8 .

A polymer simulation apparatus for simulating a phase separation structure of a polymer,
A segment setting unit for displaying a segment setting screen for setting a segment constituting the polymer by combining monomers; and
A group database that stores each of a plurality of types of groups in advance in association with the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of each group;
A monomer database that pre-stores the molecular weight, cohesive energy and molar volume of the monomer;
A segment database storing the molecular weight, cohesive energy and molar volume of the segment;
A polymer design section that displays a polymer design screen that defines the structure of the polymer by connecting multiple types of segments on the screen;
A polymer calculator that calculates the molecular weight of the polymer using the molecular weight of each connected segment when segments are connected on the polymer design screen;
A polymer information display unit that displays the molecular weight of the polymer calculated by the polymer calculation unit together with the structure of the polymer;
A segment list storage for storing a list of all types of segments used in the polymer having a defined structure;
Chi parameter storage unit for storing χ parameters between all types of segments ;
A temperature setting unit for receiving a temperature setting for calculating the χ parameter ;
A reference molar volume setting unit for receiving a reference molar volume setting for calculating the χ parameter;
When a plurality of monomers are combined on the segment setting screen, the molecular weight, cohesive energy and molar volume of groups contained in each of the segments are read from the base database, and the set molecular weight, cohesive energy and Calculate the molar volume, store the calculated molecular weight, aggregation energy and molar volume of the segment in the segment database, and when the segment constituting the polymer is set, the temperature received by the temperature setting unit Based on the reference molar volume received by the reference molar volume setting unit, the cohesive energy of the monomer combined with the set segment, and the molar volume, the χ parameter between the segments was calculated and calculated. Store the χ parameter in the chi parameter storage A segment calculation unit
The simulation analysis condition is received, and the analysis condition, the segment list stored in the segment list storage unit, and the χ parameter between the segments stored in the chi parameter storage unit are used to dynamically An input file generator for generating an input file for the mean field simulator in UDF format;
With
Polymer simulation equipment.

A monomer design unit that displays a monomer design screen that defines the structure of the monomer by connecting a plurality of types of the groups;
A monomer that, when the plurality of groups are connected on the monomer design screen, reads the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of each group from the group database, and calculates the molecular weight, aggregation energy, and molar volume of the monomer. A calculation unit;
Further comprising
The monomer database further stores the molecular weight, cohesive energy and molar volume of the monomer calculated by the monomer calculator.
The polymer simulation apparatus according to claim 10.

The monomer design unit further accepts a selection of whether to hydrogen free hand of the group, or the hands of the state of the ions,
The monomer calculation unit further either hydrogen free hand of said group is attached, or depending on whether the hand is in the state of ions, modify the aggregated energy and molar volume of the monomer,
The polymer simulation apparatus according to claim 9 or 11 .

The monomer design unit further determines whether or not there is a free hand in the monomer when the user instructs that the structure data indicating the structure of the defined monomer should be stored. If it is determined that there is a free hand, whether to hydrogen to the hand, or query the user whether to the hands ionic groups,
The polymer simulation apparatus according to any one of claims 8 to 12 .

The chi parameter storage unit stores the temperature for calculating the χ parameter, the reference molar volume, and the χ parameter between the segments in association with all pairs of segments stored in the segment database. To
The polymer simulation apparatus according to any one of claims 8 to 13.