2011 Fiscal Year Research-status Report
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23560587
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
大河原 正文 岩手大学, 工学部, 准教授 (80223741)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 分子軌道法 / 分子動力学 |
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| Research Abstract |
２：１型粘土鉱物のスメクタイトの「構造最適化」と「結合エネルギー」を分子軌道計算により求めた。計算モデルは，無イオン型，Na型，Ca型である。HF法による軌道計算から，無イオン型の結合距離ｄ＝2.16Å，結合エネルギーＥ＝7.908kcal/mol，Ｎａ型ｄ＝2.29Å，Ｅ＝13.57kcal/mol，Ｃａ型ｄ＝2.41Å，Ｅ＝29.29kcal/molが得られた。B3LYP法による軌道計算では，無イオン型の結合距離ｄ＝2.16Å，結合エネルギーＥ＝21.8kcal/mol，Ｎａ型ｄ＝2.29Å，Ｅ＝43.24kcal/mol，Ｃａ型ｄ＝2.41Å，Ｅ＝48.33kcal/molとなった。HF法とB3LYP法の計算結果を比較すると，両者とも結合距離dは同じであるが、結合エネルギーに差が認められる。この差についてはさらなる検討が必要である。また，粘土鉱物と水分子の結合の仕方は，無イオン型では水分子は水素原子を粘土鉱物に向けて吸着し、Na型とCa型は，水分子は酸素原子を粘土鉱物側に向けて吸着している。とくにNa型とCa型の場合、陽イオンを介しての吸着となっている。また、粘土鉱物と水分子との結合エネルギーは、無イオン型では水素結合レベルと大変弱く、Na型とCa型は共有結合レベルと非常に強い。無イオン型では、水分子は自由に動けるが、Na型とCa型の場合、陽イオンに強く拘束されている。なお、Ｎa型とＣa型の結合距離に違いが認められるのは，イオン半径の大きさによるものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Ｈ２３年度の研究計画では，分子軌道法による粘土鉱物の構造最適化と結合エネルギーを計算することになっていた。計算は終了したが、計算法の違い（HF法、B3LYP法）による結合エネルギーの差について、原因を究明する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
分子動力学法により粘土鉱物の垂直力０kPa状態下でのせん断力を計算する。粘着力ｃは，垂直力が作用しない状態（0kPa）で発揮されるせん断力である。計算値はＡＦＭ（原子間力顕微鏡） の実測値と比較し，その精度を検証する。その上で，水分子の挙動解析（軌跡，平均二乗変位，動径分布など），水分子の粘性（粘性係数）などを計算する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
Ｈ２４年度は，Ｈ２３年度で未実施の分子動力学法による計算，ＡＦＭによるせん断力の測定を計画している。そのため、研究費の次年度使用額1,287,704円は、分子動力学システム、試料作製容器、ＡＦＭ関連機器などに使用予定である。
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