ブロック共重合体混合物および溶液のGPU加速連続体ダイナミクス

ブロック共重合体混合物および溶液の集団ダイナミクスを研究するための、Uneyama-Doiモデル（UDM）のオープンソースのGPU加速ソフトウェア実装を紹介します。UDMは、混合のエントロピー、セグメント種間の二元相互作用、分子の接続性を含む場の理論的枠組みを提供し、強分離領域においても界面特性を捉えます。私たちの実装は、準暗黙的時間ステッピング法を利用し、熱雑音を組み込み、非負の濃度を維持する濃度保存正則化アルゴリズムを採用しています。空間微分および畳み込みは、最適化されたCUDAベースの擬似スペクトル法によって計算され、数十のポリマーエンドツーエンド距離および数千の分子緩和時間を持つ系のシミュレーションを数時間内に単一のGPUで実行できます。私たちは、二ブロック共重合体の平均場相図、無秩序系の構造因子、および対称共重合体の揺らぎ誘導秩序-無秩序遷移など、確立された結果に対して実装の妥当性を検証します。動的シミュレーションは、ミセル格子、ベシクル、相分離構造を含む実験的に観察された両親媒性形態を再現します。このソフトウェアは、複雑なポリマー系の平衡および非平衡挙動を調査するための効率的で多目的なツールを提供します。