Molecular theory of liquid-liquid interfaces based on free energy and multiscale calculations

• Project/Area Number: 25K01721
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 森田 明弘 東北大学, 理学研究科, 教授 (70252418)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2030-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2029: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2028: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2027: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2026: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2025: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
• Keywords: 分子シミュレーション / 液体界面 / 自由エネルギー

Outline of Research at the Start

化学のさまざま分野で重要な混ざり合わない液液界面の分子描像を、分子動力学(MD)シミュレーションに基づく新たな視点で分野横断的に解明する。界面現象を記述する鍵となる界面の構造ゆらぎ、水和水、複合体形成、電子移動の溶媒和などの概念を一般化座標上の自由エネルギー計算で解明する汎用的な手法を提案して、液液界面のミクロな描像を得る方法論を確立する。さらに界面を開放系として扱うグランドカノニカルMDを実装して拡散層との連成計算を実現し、外部との物質移動を含む現実の電気化学計測の状況の界面を分子レベルの精密さで解析する手法を開発する。