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分子シミュレーションによる超臨界流体の構造と電子状態

研究課題

研究課題/領域番号 16040209
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関金沢大学

研究代表者

仙田 康浩  金沢大学, 自然科学研究科, 助手 (50324067)

研究分担者 田子 精男  金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (80303254)
星野 公三  広島大学, 総合科学部, 教授 (30134951)
下条 冬樹 (下條 冬樹)  熊本大学, 理学部, 助教授 (60253027)
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2005年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2004年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワードシミュレーション / 超臨界 / マイクロプラズマ
研究概要

二酸化炭素(以下,CO_2)中のμmオーダーの電極間に生じるプラズマ放電現象が調べられ,高圧高温の超臨界付近で電極間の放電開始電圧が急激に減少する特異な現象が報告された.超臨界付近では密度の揺らぎが増大してミクロ的には分子凝集形態やそれに伴う電子状態に大きな変化が生じている.そのような超臨界二酸化炭素の物性の変化が放電開始電圧の降下と関連していると指摘されており,微視的なメカニズムの解明に向けた取り組みが必要であった.本研究課題は電子状態を含めた分子シミュレーションの手法を用いてマイクロプラズマの仕組みを原子・分子レベルから解明することを目標とした.超臨界のCO_2中では密度揺らぎにともない様々なCO_2クラスターが現れる。前年度に行った超臨界CO_2状態のモデルとしてCO_2分子数個からなるクラスターの構造と電子状態を第一原理計算による構造最適化の計算により、CO_2クラスターの量子化学計算によりCO_2クラスターの安定構造と電子状態を得て,これらの計算結果からクラスター化に伴ってイオン化エネルギーが減少し電子親和力が増すことわかった.17年度はこの結果をうけて、このクラスター化に伴うCO_2雰囲気の物性の変化をTownsent放電理論の式に組み込むことを試みた.本特定研究グループが考案した超臨界状態での放電開始時における電子輸送モデルと我々のクラスターモデルを組み合わせことにより、放電開始電圧の降下を定量的に再現することに成功し、その現象のメカニズムを説明することができた。

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (5件)

  • [雑誌論文] A Desorption Mechanism of Hydrogen Atoms Adsorbed on A Graphite Laver : Ab Initio Molecular-Dynamics Simulations2005

    • 著者名/発表者名
      Akiko HARADA, Fuyuki SHIMOJO, Kozo HOSHINO
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 74巻8号

      ページ: 2270-2276

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural and electronic properties of liquid arsenic sulfide at high temperatures : ab initio molecular-dynamics simulations2005

    • 著者名/発表者名
      Shimojo, F., Hoshino, K., Zempo, Y.
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 74巻2号

      ページ: 621-625

    • NAID

      110001979422

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The semiconductor-metal transition in the liquid In_2Te_3 studied by ab initio molecular-dynamics simulations2004

    • 著者名/発表者名
      R.Goto, F.Shimojo, K.Hoshino
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 73巻

      ページ: 956-963

    • NAID

      110001974373

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic properties of the liqid phosphorus stupid by ab initio molecular-dynamics simulations

    • 著者名/発表者名
      Y.Senda, F.Shimojo, K.Hoshino
    • 雑誌名

      J.Non-Crystalline Solids (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic properties of the liquid phosphorus studied by ab initio molecular-dynamics simulations

    • 著者名/発表者名
      Y.Senda, F.Shimojo, K.Hoshino
    • 雑誌名

      J.Non-Crystalline Solids (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2018-03-28  

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