形成する相構造に関して可視化可能な計算結果を得て、これまで定性的な理解にとどまっていた分子の存在状態を明らかにしました。表紙を飾りました(図1)。分子動力学ニュートンの運動方程式などに基づき原子、分子の動的振る舞いを模倣するコンピューターシミュレーションの手法です。米国化学会により1985年に創刊された、主に表面およびコロイド化学分野の研究をカバーする学術雑誌です。複雑な溶存状態を示します。高濃度領域で界面活性剤の多層2分子膜が織りなす構造は、低温から高温に向かって、水和結晶、ゲル、液晶へと変化することがわかっていましたが、分子サイズでより詳細に分子構造を明示するのは困難でした。原子1個1個につき、水を含むほかの分子との相互作用をかけあわせ、その運動方程式をスーパーコンピューターを活用して解くことで分子集合体の振る舞いを可視化するに至りました(たとえるならば、1万原子×1万原子の1億通りの組み合わせの原子間相互作用を考慮した運動方程式を数値的に解くような計算)。コンピューターによってシミュレーションした結果を実際の実験データと突き合わせることで、個々の分子の運動状態までをも反映した、より詳細な構造の可視化が可能となりました。このたび、この解析方法により、まずは汎用的な界面活性剤である、直鎖型ベンゼンスルホン酸ナトリウムの水和結晶構造を明らかにすることに成功しました。高温で生じるラメラ型構造である、傾斜ゲル(結晶よりも分子の配向秩序が乱れ、なおかつ界面活性剤の分子軸方向がラメラの厚み方向に対して傾いている構造)や液晶のそれぞれの構造を決定することも可能になりました。構成される線状の構造)のうち、ほとんどすべてが直線状の構造を保っていることがわかりました。構成される六角形の構造)近傍のアルキル基のみが屈曲し、また液晶ではアルキル基全体が屈曲していることがわかりました(図2.直鎖型ベンゼンスルホン酸ナトリウムのラメラ構造にみられる代表的な分子運動状態(左から水和結晶、傾斜ゲル、液晶))。直鎖型ベンゼンスルホン酸ナトリウム80wt%(水20wt%)のラメラ構造の代表的な分子運動状態(原子の色分けは以下の通り:炭素は青、酸素は赤、硫黄は黄、水素はグレー)分子動力学法を適用した物性研究知見により、製品中における界面活性剤分子の溶存状態のイメージや挙動の理解を深めることにつながるものと期待されます。今後、さらに研究を深化させることで、より詳細な界面活性剤溶液の構造・物性研究につとめてまいります。本研究の成果は、以下の「Langmuir」誌に掲載されました。