• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

内殻分極を考慮したモデルポテンシャル法の開発による水素吸蔵分子材料の理論設計

研究課題

研究課題/領域番号 13J10731
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関お茶の水女子大学

研究代表者

松田 彩  お茶の水女子大学, 人間文化創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード水素吸蔵 / Pd ナノ粒子 / 結晶面依存性 / 相対性理論 / 自己拡散係数 / Pd/Pt 合金クラスター / 水素吸蔵合金 / 量子化学計算 / 電子密度分布 / 相対論効果 / Pd/Ptクラスター / 水素吸蔵特性
研究実績の概要

本研究課題においては、水素吸蔵特性を示す金属ナノクラスターと水素原子の相互作用解析を量子化学計算によっておこない、水素吸蔵材料の設計指針を理論的な観点から得ることを目的としている。実験から,Pd ナノ粒子の水素吸蔵速度は {111} 面に比して {100} 面の方が速いという結晶面依存性があることが報告されている.そこで、本年度は相対論的量子化学計算および反応性力場を用いた分子動力学(MD)計算を用い、水素吸蔵速度の結晶面依存性に関して解析をおこなった。
水素吸蔵過程を (1) 水素原子のナノ粒子表面からナノ粒子のサブサーフェイス領域への侵入過程 (2) サブサーフェイス領域からナノ粒子での拡散過程 の2つに分け解析した。
(1) の過程検討より、Pd ナノ粒子における水素原子の吸蔵速度の結晶面依存性は、{111} 結晶面から水素原子がナノクラスター内部へ侵入する際のエネルギーバリアが 0.28 eV (6.46kcal mol-1) 低いことに由来することが分かった。また、ナノ粒子内部での水素挙動においても、{111} 面を露出させた八面体ナノ粒子のほうが、水素原子拡散係数は大きくより速く動くことができることも分子動力学計算によって明らかにされた。本研究結果は、Chem. Phys. Lett. 誌に掲載されると共に、ナノ学会若手優秀ポスター賞の受賞,および SCM 社の量子化学計算プログラムパッケージ ADF の Highlight 欄(https://www.scm.com/category/highlights/)で紹介されるという形で外部から高く評価されている。本研究より水素吸蔵特性を調整する上で、金属種の組み合わせ・構造の制御だけではなく形状制御も重要であることが理論的に示された。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Theoretical study on crystal-facet dependency of hydrogen storage rate for shape controlled Pd nano particles2016

    • 著者名/発表者名
      Aya Matsuda, Hirotoshi Mori
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 644 ページ: 255-260

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.12.021

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theoretical study on hydration structure of divalent radium ion using fragment molecular orbital-molecular dynamics (FMO-MD) simulation2014

    • 著者名/発表者名
      Matsuda A., Mori H
    • 雑誌名

      Journal of Solution Chemistry

      巻: 43 号: 9-10 ページ: 1669-1675

    • DOI

      10.1007/s10953-014-0235-7

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Quantum Chemical Study on Hydration of Ra (II): Comparison with the Other Hydrated Divalent Alkaline Earth Metal Ions2014

    • 著者名/発表者名
      Matsuda A., Mori H
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 13 号: 1 ページ: 105-113

    • DOI

      10.2477/jccj.2013-0011

    • NAID

      130003391631

    • ISSN
      1347-1767, 1347-3824
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Theoretical study on hydrogen storage properties of Pd nano cluster: consideration on cluster shape dependency2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuda A., Mori. H.
    • 学会等名
      PACIFICHEM 2015
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 立方体および八面体型 Pd ナノ粒子の水素吸蔵特性の違いに関する理論的検討2015

    • 著者名/発表者名
      松田 彩,森 寛敏
    • 学会等名
      第9回 分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical study on hydrogen storage properties of solid-solution type Pd-Pt alloy nano cluster:dependency on composition2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuda A., Mori. H.
    • 学会等名
      Advances in Modeling of Nano Materials
    • 発表場所
      Hefei, China
    • 年月日
      2015-06-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 三フッ化ランタニドの幾何構造:4f-in-core MCP 法を応用した大規模量子化学計算による検討2015

    • 著者名/発表者名
      松田 彩,Mariusz Klobukowski i,森 寛敏
    • 学会等名
      理論化学討論会 2015
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス 大阪大学会館
    • 年月日
      2015-05-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 固溶体型 Pd/Pt 合金ナノクラスターの水素吸蔵特性に関する量子化学的考察2015

    • 著者名/発表者名
      松田 彩,森 寛敏
    • 学会等名
      ナノ学会 2015
    • 発表場所
      東北大学 片平キャンパス さくらホール
    • 年月日
      2015-05-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 非調和性を考慮した三ハロゲン化ランタノイドの基準振動に関する 理論的研究2015

    • 著者名/発表者名
      松田 彩、Mariusz Klobukowski、森 寛敏
    • 学会等名
      日本化学会年会 2015
    • 発表場所
      日本大学(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 4f-in-core MCP 法による三ハロゲン化ランタノイドの 系統的電子振動状態計算2015

    • 著者名/発表者名
      松田 彩、Mariusz Klobukowski、森 寛敏
    • 学会等名
      スーパーコンピューターワークショップ 2015
    • 発表場所
      自然科学研究機構(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2015-01-29 – 2015-01-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 類似構造をもつPd, Pt クラスターが見せる水素吸蔵特性の違い ;水素吸蔵特性を支配する電子構造2014

    • 著者名/発表者名
      松田 彩、森 寛敏
    • 学会等名
      日本化学会 情報化学部会 第二回若手の回
    • 発表場所
      日本化学会化学会館(千代田区)
    • 年月日
      2014-11-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A density functional electronic structre study on hydrogen absorption properties of nano-sized Pd/Pt bimetal clusters : Dependency on composition and internal structures2014

    • 著者名/発表者名
      Aya Matsuda, Hirotoshi Mori
    • 学会等名
      19th International Workshop on Quantum Systems in Chemistry, Physics and Biology (QSCP-XIX)
    • 発表場所
      Tamkang University (Taipei, Taiwan)
    • 年月日
      2014-11-11 – 2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pd/Pt 合金ナノ粒子の水素吸蔵特性の違いに関する 理論的考察:構造、組成の観点から2014

    • 著者名/発表者名
      松田 彩、森 寛敏
    • 学会等名
      第4回 日本化学会 化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ナノ粒子化された10族遷移金属が示す水素吸蔵特性に関する電子論的考察:組成と面依存性2014

    • 著者名/発表者名
      松田 彩、森 寛敏
    • 学会等名
      分子科学討論会 2014
    • 発表場所
      広島大学(広島県東広島市)
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Density functional theory study on hydrogen absorption properties of nano-sized transition metal clusters (1) : difference between Pd/Pt bulk and their clusters,2014

    • 著者名/発表者名
      Aya Matsuda, Hirotoshi Mori
    • 学会等名
      International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters (ISSPIC 2014)
    • 発表場所
      Kyushu University (Fukuoka, Japan.)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pd, Pt クラスターおよびコアシェル型 Pd/Pt 合金クラスターの水素吸蔵特性の違いに関する量子化学的考察2014

    • 著者名/発表者名
      松田 彩、森 寛敏
    • 学会等名
      ナノ学会 2014
    • 発表場所
      おうばくプラザ(京都府宇治市)
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pd, Ptクラスターの水素吸蔵特性の違いに関する量子化学的考察 : 電子密度分布の観点から2014

    • 著者名/発表者名
      松田 彩
    • 学会等名
      日本化学会年会2014
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市千種区)
    • 年月日
      2014-03-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] FMO-MDを用いたRa^<2+>の水和構造調査2013

    • 著者名/発表者名
      松田 彩
    • 学会等名
      日本化学会 情報化学部会第一回若手の回
    • 発表場所
      日本化学会化学会館(千代田区)
    • 年月日
      2013-11-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PdおよびPtクラスターの水素吸蔵特性に関する量子化学計算2013

    • 著者名/発表者名
      松田 彩
    • 学会等名
      分子科学討論会 2013
    • 発表場所
      京都テルサ(京都市南区)
    • 年月日
      2013-09-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] クラスター化されたPd/Ptの水素吸蔵ポテンシャルエネルギー曲面2013

    • 著者名/発表者名
      松田 彩
    • 学会等名
      日本化学会研究会「低次元系光機能材料研究会」第2回サマーセミナー
    • 発表場所
      松山道後 にぎたつ会館(松山市道後)
    • 年月日
      2013-09-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Electronic structures and hydrogen absorption properties of Pd/Pt clusters : What is the difference from bulk?2013

    • 著者名/発表者名
      Aya Matsuda
    • 学会等名
      8th International Society for Theoretical Chemical Physics (ISTCP IIIV)
    • 発表場所
      Budapest Congress Center (Budapest, Hungary)
    • 年月日
      2013-08-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Hydration structure of Ra (II) and Fr (I) : A quantum chemical study2013

    • 著者名/発表者名
      Aya Matsuda
    • 学会等名
      Virtual Conference on Computational Chemistry
    • 発表場所
      Mauritius
    • 年月日
      2013-08-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A quantum chemical study on hydration structure of Ra (II)2013

    • 著者名/発表者名
      Aya Matsuda
    • 学会等名
      33rd International Conference on Solution Chemistry
    • 発表場所
      Kyoto Terrsa (Minami-ku, Kyoto)
    • 年月日
      2013-07-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi