2023 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical Modeling of Surfactant Aggregation Behavior
| Project/Area Number |
20H02696
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
甲賀 研一郎 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (10315020)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 疎水効果 / 疎水性相互作用 / 塩析効果 / ミセル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，現実的な界面活性剤分子モデルを用いた分子動力学シミュレーションにより，ミセル形成自由エネルギーの構成要素を明らかにし，その結果に基づいて第一原理的に界面活性剤分子についてミセル形成自由エネルギーを与え，定量的なテストに耐えうる理論モデルを構築することである．本年度は，ミセルを含む水溶液の大規模分子動力学シミュレーションを追加で実行し，凝集数分布に関するより高精度のデータを得た．次に，ミセル形成に対するイオン添加効果の研究に用いるイオン種のパラメータを開発した．開発の目的は，臨界ミセル濃度および凝集数分布に対する各種イオンの添加効果を明らかにし，ミセルに関するホフマイスター系列を導くことである．それを導くための大前提として，イオン種の力場は水溶液の基本物性を再現できなければならない．しかし，既存のイオン力場では例えば単純な疎水性溶質のセチェノフ係数でさえ再現できない．したがって，我々は様々なイオン種の力場を独自に開発することに取り組んだ．また，昨年度に引き続き疎水性相互作用および疎水性部位の溶解度に対するイオン添加効果について詳細に調べた．すなわち，溶解度に対する塩添加効果の尺度であるセチェノフ係数Ksと疎水性相互作用に対する塩添加効果の尺度である浸透第２ビリアル係数Bのイオン濃度微分係数（SEA係数）CIの相関関係を確かめた．この成果は2024年度中にまとめ，投稿する．加えて，疎水性相互作用の溶質分子サイズと依存性の起源を明らかにすることを目的とした研究を実施した．複数の温度について溶質分子間有効相互作用（平均力ポテンシャル w(r) ）を大規模分子シミュレーションから計算し，その温度微分から各分子間距離rにおけるw(r)をエンタルピーによる寄与とエントロピーによる寄与に分解し，いずれが支配的であるかを明らかにした．
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
