2014 Fiscal Year Annual Research Report
ミクロシミュレーションによる多孔性高分子膜合成への挑戦
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24654137
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
長岡 正隆 名古屋大学, 情報科学研究科, 教授 (50201679)
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2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 高分子・液晶 / 化学反応シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H26年度は、H25年度までに確立した、混合MC/MD反応法に基づいた膜重合のための基本モデリング法に、基本セルとイメージセル間の結合形成を実現する最短結合法を実装して、重合反応法として完成させた。さらにFT30膜への適用を通して、初期単量体比と調製膜内の原子組成比から界面重合の反応機構を考察した。
これまでに、MPDとTMDの４つの分子数比（1:4,1:1,3:2,4:1）に対するFT30膜の全原子モデルを作成して、その特徴を調査した。昨年度、各比率における高分子架橋度及び炭素、酸素、窒素の組成比を実験値と比較して、比率1:4と1:1の結果が、それぞれX線光電子分光法とラザフォード後方散乱法による実験結果に近いことが分かった。実験により、FT-30膜は、コーティング層と一部の活性層からなる近表面活性領域と、膜構造の大半を占める活性層からなる内部活性領域とで構成されていることが報告されている。つまり、MPD分子とTMC分子の比率が1:1である膜モデルが、この内部活性領域に対応する。こうした結果の是非を吟味するためにFT-30膜の界面重合の反応機構について考察した。この界面重合は、水相から有機相へと拡散したMPDが、有機相のTMCとアミド結合を形成することによって進行する。MPD濃度は界面に垂直な方向（z軸方向）に沿って水相から有機相に移るにつれて減少する。従って、その律速段階は、水相内のMPDが有機相内に拡散する過程であると言える。
H26年度5月と11月には、こうした研究成果を第17回理論化学討論会と第28回分子シミュレーション討論会において報告した。その結果、それぞれポスター賞と優秀発表賞を受賞した。これらの研究成果をまとめてアメリカ化学会の学術誌J.Phys.Chem.Bに投稿した（現在、改訂中）。
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