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計算科学手法によるイオン間相互作用の精密解析と分子構造と液体物性の相関の解明

Research Project

Project/Area Number 18045032
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

都築 誠二  National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 計算科学研究部門, 主任研究員 (10357527)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三上 益弘  産業技術総合研究所, 計算科学研究部門, 副研究部門長 (50358074)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywordsイオン液体 / 分子間相互作用 / 分子動力学 / 液体物性 / 計算科学 / 分子軌道法 / 静電相互作用
Research Abstract

(1)イオンの相互作用の精密解析と液体構造の解析
昨年度に引き続き,ab initio分子軌道法によるイオン間相互作用の解析を行い,TFSIと比べFSIではカチオンとの相互作用が若干弱いこと,エーテル基を導入したカチオンとLiイオンの間にかなりの引力が働くことなどを明らかにした。また,分子軌道法計算の結果に基づいて分子動力学シミュレーション用のOPLS力場のパラメータの精密化を行った。精密化した力場を使えば,イオンの種類による自己拡散係数の変化の傾向を分子動力学シミュレーションでほぼ再現できることを確認し,イオン液体中のイオンのダイナミクスをシミュレーションから予測できる可能性を示した。今後はイオン液体の合理的な設計へのシミュレーションの利用が期待される。また,芳香族分子のイオン液体による溶媒和のモデルとしてベンゼンとピリジニウムの相互作用の解析を行った。この結果,静電力と誘起力の引力への寄与が大きく,通常のπ/π相互作用よりも極めて強い引力の存在することが明らかになった。
(2)イミダゾリウム塩の結晶中の相互作用と融解シミュレーション
イミダゾリウムの2位の水素とアニオンは結晶中や液体中で接触しており,この水素結合がイオン液体の物性に影響を与えていると言われていた。しかし,結晶中のイミダゾリウムとアニオンの相互作用を解析したところ,方向依存性が極めて弱く,通常の水素結合とは性質の全く異なる相互作用であることが分かった。また,分子動力学シミュレーションでイオン液体の密度の温度変化を解析したところ,融点に対応すると考えられる密度の不連続な変化が見られた。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (9 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Quaternary ammonium room-temperature ionic liquid including an oxygen atom in side chain/lithium salt binary electrolytes:ionic conducticity and 1H,7Li,and 19F NMR studies on diffusion coefficients and local motions2008

    • Author(s)
      早水 紀久子, 他
    • Journal Title

      Jonurnal of Physical Chemistry B 112

      Pages: 1189-1197

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theoretical analysis of the hydrogen bond of imidazolium C_2-H with anions2007

    • Author(s)
      都築 誠二, 他
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics 9

      Pages: 4780-4784

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      2007 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Origin of attraction,magnitude,and directionality of interactions in benzene complexes with pyridinium cation2007

    • Author(s)
      都築 誠二, 他
    • Journal Title

      Joural of the American Chemical Society 129

      Pages: 8656-8662

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      2007 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Imidazolium-based room-temperature ionic liquid for lithium secondary batteries,effects of lithium salt concentration2007

    • Author(s)
      関史 朗, 他
    • Journal Title

      Journal of electrochemical Society 154

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      2007 Annual Research Report
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  • [Journal Article] ab initio 分子軌道法で分子間相互作用を計算する(12)ab initio 計算に基づく力場パラメータの決定方法2007

    • Author(s)
      都築誠二
    • Journal Title

      分子シミュレーション研究会会誌アンサンブル 9(1)

      Pages: 6-9

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] How ionic are room-temperature ionic liquids? An indicator of the physicochemical properties2006

    • Author(s)
      徳田浩之他
    • Journal Title

      Journal of Physical chemistry B 110(39)

      Pages: 19593-19600

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] ab initio 分子軌道法で分子間相互作用を計算する(9)電荷分布の計算方法と静電相互作用の精密計算2006

    • Author(s)
      都築誠二
    • Journal Title

      分子シミユレーシヨン研究会会誌アンサンブル 8(2)

      Pages: 25-28

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Magnitude and physical origin of intermolecular interactions of aromatic molecules : Recent progress of computational studies2006

    • Author(s)
      都築誠二他
    • Journal Title

      Current Organic Chemistry 10 (7)

      Pages: 745-762

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] ab initio分子軌道法で分子間相互作用を計算する(10)基底関数重ね合わせ誤差(BSSE)とbasis set limit での相互作用エネルギーの推定方法2006

    • Author(s)
      都築誠二
    • Journal Title

      分子シミュレーション研究会会誌アンサンブル 8(3)

      Pages: 40-43

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] ab initio 分子軌道法で分子間相互作用を計算する(11)力場で使われるポテンシャル関数が持っさまざまな問題2006

    • Author(s)
      都築誠二
    • Journal Title

      分子シミユレーション研究会会誌アンサンブル 8(4)

      Pages: 35-38

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      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン液体用の力場の作成と分子動力学シミュレーションによる液体物性の解析2007

    • Author(s)
      都築 誠二, 他
    • Organizer
      第21回分子シミュレーション討論会
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座、金沢市
    • Year and Date
      2007-11-27
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ピリジニウムとベンゼンの相互作用:高精度ab initio分子軌道法による解析2007

    • Author(s)
      都築 誠二, 他
    • Organizer
      第37回構造有機化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2007-10-29
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  • [Presentation] ab inito 分子軌道法によるFSIのemim,Li^+との相互作用の解析:イオン問相互作用とイオン液体の自己拡散係数、粘度、電気伝導塵の関係2007

    • Author(s)
      都築 誠二, 他
    • Organizer
      第1回日本化学会関東支部大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2007-09-27
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Ab initio molecular orbital calculations of interaction between ions2007

    • Author(s)
      都築 誠二
    • Organizer
      2nd International congress on ionic liquids(COIL-2)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-08-09
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Quaternary ammonium root-temperature ionic liquid/lithium salt mixture electrolytes-(2) Translational and molecular motions studied by NMR methods2007

    • Author(s)
      早水 紀久子, 他
    • Organizer
      2nd International congress on ionic liquids(COIL-2)
    • Place of Presentation
      パシフイコ横浜
    • Year and Date
      2007-08-07
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Quaternary ammonium root-temperature ionic liquid/lithium salt mixture electrolytes-(3)Ab initio molecular orbital calculations of interaction between ions2007

    • Author(s)
      都築 誠二, 他
    • Organizer
      2nd International congress on ionic liquids(COIL-2)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-08-07
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Quaternary ammonium root-temperature ionic liquid/lithium salt mixture electrolytes-(1)Electrochemical and battery properties2007

    • Author(s)
      関史 朗, 他
    • Organizer
      2nd International congress on ionic liquids(COIL-2)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-08-06
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical analysis of hydrogen bond of imidazolium C2-H with anions:Difference from conventional hydrogen bonds2007

    • Author(s)
      都築 誠二, 他
    • Organizer
      International symposium on structure and dynamics of ionic liquids
    • Place of Presentation
      上総アカデミアパーク、木更津市
    • Year and Date
      2007-08-03
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Conformational analysis of l-butyl-3-methylimidazolium by ab initio molecular orbital calculations:Effect of neighboring anions2007

    • Author(s)
      都築 誠二, 他
    • Organizer
      International symposium on structure and dynamics of ionic liquids
    • Place of Presentation
      上総アカデミアパーク、木更津市
    • Year and Date
      2007-08-03
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] ナノシミュレーション技術ハンドブック(23ページを分担執筆)2006

    • Author(s)
      都築誠二
    • Total Pages
      484
    • Publisher
      共立出版
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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