2022 Fiscal Year Research-status Report
Unveiling cooperative effects of hydrogen bonding on the interfacial tension of dilute electrolyte liquids
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22K03546
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
芝 隼人 東京大学, 情報基盤センター, 特任講師 (20549563)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植松 祐輝 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (30830111)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 界面張力 / 電解質液体 / 全原子計算 / ツリー法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者の芝はTIP3P および TIP4P/2005 水中にイオンが溶解した希薄電解液の界面張力特性を並列シミュレーションにより調べるための技術要素の開発・検討を進めた。上下2界面を有するスラブ系をLAMMPS パッケージ上でシミュレーションし、界面張力の測定を行い既往文献の界面張力値の確認することに成功した。また、目標としている1000万原子数規模の長距離力静電相互作用系の分子動力学計算を容易にするための手段として、ツリー法により長距離力を効率的に実行することを可能なパッケージFDPS (Framework for Developing Particle Simulations) を水力場に対して利用する手法の検討およびコード実装を進めた。通常ツリー法においては、見込み角と呼ばれるパラメターによって計算速度が変えられるが、その際に計算精度とのトレードオフが発生するため、まずはバルク水中でのこの関係を整理した。また、12月前後に学会参加の際、多極子作成レベルの変更の効果について研究発表があったことを受けて、我々自身の課題実施において対応するパラメターの最適値同定に必要な手続きを再現した。
分担者の植松は、白金リングを利用した実験系の構築を進め、自動 z ステージに白金リングを吊り下げ界面に浸した時にかかってくる力を 0.0001 mN/m の精 度で測定可能な実験系を作成した。また、サンプル溶液をジャケット付きビーカーに 封入することで温度一定の環境の実験系を構築できることを実証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者の異動が年度末にあったため、年度後半の研究がやや進めがたい状況が生じたため、多数のシミュレーションを通じた界面張力の定量的動的については遅れが生じている。分担者によって進められている界面張力実験については、初年度は実験のセットアップが主な目標とされており、計画通りのペースで進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
特に、界面張力測定について当初に研究計画した界面配置のシミュレーションの実施を次年度の年度前半できるだけ早急に行い、実験と理論の比較を開始できるようにすることを優先する。なお、年度中ごろに、研究代表者の異動に伴って計算機の移設などを本課題経費から支出し、スムーズに作業の移行を実現する予定である。研究分担者は、自動 z ステージの制御プログラムを作成し、界面張力測定について程度までの精度が実現可能かを追究する。
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| Causes of Carryover |
2023年4月より研究代表者の所属先が変更となることに伴い、2022年度後半に研究活動を実施できる時間がやや制約されたたため、必要機器の調達時期を次年度に繰り下げた。また、同じ理由により、本課題で使用している研究機器の移動に要する経費の支出が時々年度必要となった。
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