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ナノポーラスを制御したガス吸蔵材料の設計

Research Project

Project/Area Number 19651039
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nanostructural science
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

ベロスルドフ ロディオン (BELOSLUDOV R.V.)  Tohoku University, 金属材料研究所, 助教 (10396517)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川添 良幸  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
水関 博志  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00271966)
Project Period (FY) 2007 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2009: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2008: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords有機金属構造体 / マイクロポーラス材料 / 収着 / 対掌性 / 第一原理計算 / 水素クラスレートハイドレート / THF / プロパン / 収着特性 / キラリティー / 水素ハイドレート / 有機金属系構造体 / 吸着 / 水素・水素相互作用 / MOF / 抱接分子
Research Abstract

本年度は第一原理計算によりクラスレートハイドレートおよび有機金属構造体に関して研究を行った。以下に主要な結果について説明する。
1)水素貯蔵材料中のゲスト-ゲスト間およびゲスト-ホスト間の相互作用の正確な記述
ゲスト分子のホストへの影響とゲスト-ゲスト間相互作用を取り入れ、2種類のゲージと2種類のゲスト分子を扱うことのできるモデルを提案した。このモデルにより水素と水素-プロパンのハイドレートCS-II構造の相図を作成した。(JCP131(2009)244510)得られた結果は実験結果と良く一致していることを確認した。160-180bar、160K条件下のCS-II構造での水素貯蔵量は3.8wt%に達している。この系では昇温すると水素貯蔵量が減少することが欠点である。しかし、プロパンを少量入れたハイドレートでは貯蔵した水素分子を留められる可能性が示された。これらの結果はゲスト-ゲストの相互作用の理解こそが本質であり、水素ハイドレートの相図を求める計算には正確に算出する必要があることを示している。
2)特定の有機構造体(MOF)を用いた薬剤分離
鏡像異性的に完全にホモキラリなビルディングブロックを特定のMOFに入れた分子系のシミュレーションを行った。実験からの解析とともに、キラル合成、キラル触媒と同様に鏡像異性体の分離の可能性を探った。メチルフェニルスルホキシドPhSOCH3のS-とR-光学異性体をキラル性を持つMOFであるZn(bdc)(lac)(dnf)に入れた。吸着エネルギーの計算結果は、実験的に報告されているZn(II)テレフタル酸エステル乳酸塩を用いた対掌性の小さいスルホキシドのS-光学異性体の吸着エナンチオ選択性を支持するものであった。本研究で提案した計算方法により、ホストーゲスト間の相互作用がMOF構造の立体選択的な選択性の起源であることが明らかになった。

Report

(3 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2010 2009 2008

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Accurate Description of Phase Diagram of Clathrate Hydrates at the Molecular Level2009

    • Author(s)
      R.V.Belosludov, O.P.Subbotin, H.Mizuseki, Y.Kawazoe, V.R.Belosludov
    • Journal Title

      J.Chem.Phys. 131

      Pages: 244510-244510

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal-like Low Frequency Phonons in the Low-density Amorphous and High-density Amorphous Ices2008

    • Author(s)
      R. V. Belosludov, O. S. Subbotin, H. Mizuseki, P. M. Rodger, Y. Kawazoe, and V. R. Belosludov
    • Journal Title

      J. Chem. Phys 129

      Pages: 114507-114507

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Metal-Organic Framework Materials for Gas and Drug Separation : Theoretical study2010

    • Author(s)
      R.V.Belosludov
    • Organizer
      2010 International Conference on Nanoscience and Nanotechnology
    • Place of Presentation
      Sydney, Australia
    • Year and Date
      2010-02-22
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Metal-Organic Framework Materials for Stereo-Selective Separation : The oretical study2009

    • Author(s)
      R.V.Belosludov
    • Organizer
      The 3^<rd> International Conference of Nanobiotechnology & Nanomedicine
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      2009-06-22
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoreticla Study of Hydrogen Clathrate Hydrate as Hydrigen Storage Material2009

    • Author(s)
      Belosloudov, Rodion Vladimirovich
    • Organizer
      金属学会平成21年度春季大会
    • Place of Presentation
      東京都千代田区
    • Year and Date
      2009-03-28
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical Study of Ligand Coated Core/Shell Quantum Dots : Effect of Core Structure on Cyclotoxicity2009

    • Author(s)
      Belosloudov, Rodion Vladimirovich
    • Organizer
      ISNM2009
    • Place of Presentation
      愛知県岡崎市
    • Year and Date
      2009-02-05
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical Description of the Quantum Dot Organic Ligand Interface by First-principles Calculations2008

    • Author(s)
      Belosloudov, Rodion Vladimirovich
    • Organizer
      The 1^<st> International Conference of the Grand Challenge to Next -Generation Integrated Nanoscience
    • Place of Presentation
      東京都江東区
    • Year and Date
      2008-06-05
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Ab initio description of the quantum dot with novel care structure ad their interaction with organic ligand2008

    • Author(s)
      Belosloudov, Rodion Vladimirovich
    • Organizer
      Particles2008
    • Place of Presentation
      アメリカ・オーランド
    • Year and Date
      2008-05-09
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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