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2012 Fiscal Year Annual Research Report

細孔壁原子ラフネスの合理的同定法開発と統合的ナノ空間評価への展開

Research Project

Project/Area Number 24360318
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

宮原 稔  京都大学, 工学研究科, 教授 (60200200)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 秀樹  京都大学, 工学研究科, 講師 (80376368)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords吸着 / 細孔壁ラフネス / 細孔壁原子密度分布 / 分子シミュレーション / 極低温TPD-MS
Research Abstract

本研究では,新たに開発する極低温He物理吸着TPD-MS測定法を計算科学と併用することで,合理的な多孔体細孔壁のラフネス同定法を構築し,表面と空間という,統合的なナノ空間の特性評価手法に結実させることを目指している。本TPD-MS装置は,物理吸着系への極低温環境(~4K)の導入によって,吸着力の弱いHe原子に対しても,その物理吸着エネルギーが相対的に熱エネルギーをはるかに凌駕するような状態を創出することで,昇温脱離法を適用可能とする着想に基づくものであり,ラフな表面に吸着したHe原子について,その吸着エネルギーに応じた脱離温度の検出を可能とする。本手法によって得られるエネルギー分布と材料構成化学種の特性から,ナノ多孔体の原子ラフネスを推測する手法を新規に構築することを目的とする。
H24年度では,当初の研究計画を前倒しして,本TPD-MS装置の設計,製作・納入を完了しており,既に装置の立ち上げ作業を開始している。また,メソポーラスシリカMCM-41電子密度分布からの
Atomisticmodel構築とその吸着挙動について,分子シミュレーションおよび吸着等温線測定の両面からのアプローチを推進しており,MCM.41が持つ細孔壁ラフネスを適切にAtomisticmodelに組み込むことで,その特異な毛管凝縮現象を明らかとすることに成功している。この成果の一部は既にAdsorption誌に論文が掲載されており,現在,第2報の執筆を進めている。また本成果によって,Atomistic modelが持つ吸着エネルギー分布の評価結果と,極低温He物理吸着TPD-MS測定による実験結果とを比較検討するための準備を完了することができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

H24年度では当初の研究計画を前倒しして,極低温He物理吸着TPD-MS測定装置の設計を行い,当該装置の製作・納入までを完了することができた。これに伴って,H25年度中期を予定していた本装置の立ち上げ作業を既に開始している。

Strategy for Future Research Activity

H24年度におけるTPD-MS測定装置の早期開発完了に鑑み,Atomistic modelが持つ吸着エネルギー分布の評価結果と,極低温He物理吸着TPD-MS測定による実験結果との比較検討を十二分に実施することとし吸着エネルギー分布のみに基づくAtomistic model構築手法の開発を確実なものとする。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

極低温He物理吸着TPD-MS測定装置の一部仕様を変更したことによる(仕様変更による装置の機能低下は無く,同等以上の性能を実現している)。次年度では,本装置による測定効率をさらに向上するための周辺機器を購入する予定である。

  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Capillary Condensation in Mesoporous Silica with Surface Roughness2013

    • Author(s)
      H. Tanaka, T. Hiratsuka, N. Nishiyama, K. Mori and M. T. Miyahara
    • Journal Title

      Adsorption

    • DOI

      10.1007/s10450-013-9486-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination of Phase Equilibria in Confined Systems by Open Pore Cell Monte Carlo Method2013

    • Author(s)
      M. T. Miyahara and H. Tanaka
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 138 Pages: 084709-1-084709-11

    • DOI

      10.1063/1.4792715

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 細孔壁ラフネスを考慮したシリカ細孔モデルによる吸着ヒステリシス機構の解明 .2012

    • Author(s)
      平塚龍将, 西山奈津美, 森健吾, 田中秀樹, 宮原稔
    • Organizer
      第26回日本吸着学会研究発表会
    • Place of Presentation
      つくば市
    • Year and Date
      2012-11-14
  • [Presentation] ナノ細孔内臨界点の分子シミュレーションによる特定とその考察2012

    • Author(s)
      宮原稔, 福岡恭兵, 田中秀樹
    • Organizer
      化学工学会第44回秋季大会
    • Place of Presentation
      仙台市
    • Year and Date
      2012-09-20
  • [Presentation] Adsorption Hysteresis in Mesoporous Silica with Surface Roughness : A Molecular Simulation Study2012

    • Author(s)
      H. Tanaka, N. Nishiyama and M. T. Miyahara
    • Organizer
      8th International Symposium Effects of Surface Heterogeneity in Adsorption and Catalysis on Solids
    • Place of Presentation
      Krakow (Poland)
    • Year and Date
      2012-08-27
  • [Presentation] Capillary Condensation in Mesoporous Silica with Surface Roughness : A Molecular Simulation Study2012

    • Author(s)
      H. Tanaka, N. Nishiyama, K. Mori, T. Nishino, and M, T. Miyahara
    • Organizer
      International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals
    • Place of Presentation
      Hiroshima (Japan)
    • Year and Date
      2012-07-29
  • [Presentation] Adsorption Hysteresis of Argon in Mesoporous Silica with Surface Roughness 。2012

    • Author(s)
      H. Tanaka, N. Nishiyama, K. Mori, T. Nishino, and M. T. Miyahara .
    • Organizer
      6th Pacific Basin Conference on Adsorption and Technology
    • Place of Presentation
      Taipei (Taiwan)
    • Year and Date
      2012-05-27
  • [Presentation] Critical Point of Simple Fluid Confined in Carbon Nanopores2012

    • Author(s)
      M. T. Miyahara and H. Tanaka
    • Organizer
      The 3rd Symposium on Future Challenges for Carjpon-Based Nanoporous Materials
    • Place of Presentation
      Nagano (Japan)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-05-27
  • [Presentation] Toward the Cutting-Edge Characterization of Nanopores Based Totally on Molecular Simulation Kernel2012

    • Author(s)
      M. T. Miyahara and H. Tanaka
    • Organizer
      6th Pacific Basin Conference on Adsorption and Technology
    • Place of Presentation
      Taipei (Taiwan)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-05-21
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.cheme.kyoto-u.ac.jp/2koza/index.html

URL: 

Published: 2014-07-16  

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